001 - Clarificação Águas 2012 Final
-
Upload
eider-esdras -
Category
Documents
-
view
40 -
download
1
Transcript of 001 - Clarificação Águas 2012 Final
-
Clarificao de guas 1
Francisco C. de Moraes Product Manager
-
Tpicos de clarificao
Clarificao um processo fsico-qumico
Coagulao
Floculao
Decantao/flotao
Filtrao
2
-
Tpicos de clarificao
Clarificao um processo fsico-qumico
Clarificao de gua a remoo de slidos suspensos (microorganismos, sujeiras, finos etc.) de uma corrente gua por sedimentao, flotao ou filtrao (ou associaes dos trs processos)
Clarificao um processo mecnico/fsico quer requer condicionadores qumicos para otimizar a performance
3
-
Padres de performance para
clarificadores
Parmetros gua bruta gua tratada
Turbidez 5 300 NTU 2 5 NTU
Slidos suspensos 2 200 ppm 2 10 ppm
4
-
Contaminantes presentes na gua
Turbidez
Normalmente categorizado como slido em suspenso, mas com partculas to pequenas que necessitariam um tempo infinito para decantar. Contaminante de fcil remoo, dependendo do valor pode requerer altos tempos de decantao.
Cor
Tamanhos de partculas que tambm se enquadram na faixa dos colides ou subcolides. Contaminante de difcil remoo por decantao, sendo muitas vezes necessria opo por flotao. Exemplo: gua do Rio Negro, que abastece a cidade de Manaus AM, com cor marrom escura causada pela presena de cido hmico, originrio de decomposio dos vegetais da floresta
5
-
Tempos mdios para decantao
Dimetro da partcula, mm Ordem de magnitude Tempo necessrio para decantar
1 ft (30 cm)
10 Cascalho 0,3 segundos
1 Areia grossa 3 segundos
0,1 Areia fina 38 segundos
0,01 Silte (lodo) 33 minutos
0,001 Bactria 35 horas
0,0001 Argila 230 dias
0,00001 Partculas coloidais 63 anos
6
G (P1 - P2 ) D2
18 u V =
V = Velocidade de sedimentao
G = Gravidade
P1 = Densidade da partcula
P2 = Densidade do lquido
D = Dimetro da partcula
u = Viscosidade do lquido
-
Suspenso coloidal (particulas carregadas
anionicamente)
Quando os slidos no decantam facilmente por si mesmos (em um perodo razovel de tempo), as partculas slidas (colides) esto usualmente estabilizadas e permanecem em suspenso devido s cargas eltricas negativas na superfcie de cada partcula.
Esta repulso eltrica impede que as partculas colidam umas com as outras para formar flocos maiores, mais fceis de sedimentar.
Emulses leo/gua so suspenses coloidais.
7
-
COAGULAO FLOCULAO
Coagulao: Processo de desestabilizaode partculas. A dosagem de coagulante funo de turbidez (principal), cor e slidos suspensos
Floculao: Processo de aglomerao de partculas previamente coaguladas ou slidos suspensos
8
Coagulao
-
Fatores que afetam a coagulao
Natureza do colide (cor, turbidez)
Alcalinidade e pH
Gradiente de velocidade
Temperatura
9
Coagulao
-
10
Coagulao
Subdosagem
Sobredosagem
Dosagem ideal
As partculas neutralizadas voltam a carregar-se e permanecem em
suspenso
Apenas uma parte das partculasse neutralizam, resultando
em uma coagulao pobre
Todas as partculas se neutralizam, resultando em uma coagulao
eficiente
-
Mistura rpida necessria para distribuir uniformemente o
coagulante na gua (homogeneizao)
Mistura pode ser obtida por hlices instaladas caixa onde o coagulante adicionado
Mistura pode ser obtida pela introduo do coagulante em algum ponto turbulento
Mistura pode ser obtida por static mixers em linha
Mistura pode ser obtida pelo uso de cmaras com chicana ou canais ou quedas hidrulicas
11
Coagulao
-
12
Coagulao
Mistura pode ser obtida por hlices instaladas caixas onde o coagulante adicionado
-
13
Coagulao
Mistura pode ser obtida pela introduo do coagulante em algum ponto turbulento
Fluxo de gua
Alcalinizante Coagulante
Dosagem antes de bomba centrfuga
Dosagem em Calha Parshall
-
14
Coagulao
Mistura pode ser obtida por static mixers em linha
Entrada de gua
Sada de gua
Alcalinizante Coagulante
-
15
Floculao
Floculao: Processo de aglomerao de partculas previamente coaguladas e/ou slidos suspensos
ou
Floculao: Processo de aglomerao de partculas previamente coaguladas para formar partculas maiores
conhecidas como flocos
Cogulos Floculante Flocos
-
16
Floculao
Conceitos importantes:
Quanto maior a diluio do polmero para aplicao, melhor ser sua efetividade ou seja, capacidade de
disperso em soluo aquosa
Quando adicionado gua, a agitao rpida deve durar no mximo 10 segundos, pois neste perodo ocorre
acima de 85% da reao do produto
-
Fatores que afetam a floculao
Tipos de polmeros usados
Energia da agitao
Tempo de mistura
quantidade de slidos
Gradiente de velocidade
Temperatura
17
Floculao
-
Sulfato de alumnio
Sulfato frrico
Policloreto de alumnio (PAC)
Polmeros orgnicos
Mistura de polmeros orgnicos e inorgnicos
18
Qumicos usados no tratamento da gua
bruta
-
Coagulante mais comum e mais largamente usado
Excelentes resultados quando utilizado para reduo de cor e
turbidez
Efetivo em guas com alta cor e baixa turbidez
Efetivo em guas de alta turbidez e baixa cor
19
Qumicos usados no tratamento da gua
bruta sulfato de Aluminio.
pH timo: 5.5 6.5
Pode trabalhar em faixa de pH de 5.5 a 8.0
Requer alcalinidade natural ou adicionada para produzir precipitado de hidrxido de alumnio
Reao lenta em guas frias
-
20
Qumicos usados no tratamento da gua
bruta
Sulfato de alumnio
Consome alcalinidade uma vez que um sal cido
Superdosagem pode resultar em ps precipitao nos sistemas a jusante
Gera grande volume de lodo de difcil desgue
Baixo pH do sulfato de alumno lquido torna-o corrosivo
-
21
Qumicos usados no tratamento da gua
bruta
Policloreto de alumnio
Maior carga de coagulante por peso comparado ao sulfato de alumnio
Consumo de alcalinidade mais baixo
Menor volume de lodo produzido
Pode ser mais efetivo em custo que o sulfato de alumnio
-
22
Qumicos usados no tratamento da gua
bruta Sulfato frrico
Ferro frequentemente superior ao sulfato de alumnio em guas com alta turbidez e aplicaes de
abrandamento
Forma flocos mais densos, de mais rpida sedimentao
Mais corrosivo ao ao e bronze que o sulfato de alumnio
Pode atacar ligas de inox
Efetivo em ampla faixa de pH, 4.0 a 11.0
Em altos pHs pode remover cor com eficincia
-
23
Qumicos usados no tratamento da gua
bruta
Polmeros orgnicos
coagulantes
Sempre cargas catinicas
Cargas mais altas que os inorgnicos
Polmeros de cadeia curta de vrias composies
Produz menos lodo que os inorgnicos
Polmeros orgnicos
Duas classificaes bsicas
- Coagulantes
- Floculantes
Efetivos em guas frias
Geralmente reagem mais rpidos que os inorgnicos
-
24
Qumicos usados no tratamento da gua
bruta
Polmeros orgnicos
Polmeros de cadeia longa com alto peso molecular
Podem ser catinicos, aninicos ou no inicos
Formam flocos densos, grandes, de rpida sedimentao
Geralmente usados aps um coagulante
-
25
O que ParetoTM?
Um sistema simples e baixo custo para mistura de qumicos em linha
Proporciona um nico e eficiente sistema de alimentao de produtos qumicos em linha
Aplicaes nos mais diversos segmentos indutriais tem mostrado reduo de consumo de qumicos e otimizao de performance nos sistemas
Otimizao de dosagem de qumicos
com Tecnologia PARETOTM
-
Tecnologia PARETOTM 26
-
27
0 2m 5m 10m 15m 20m Distance Downstream
PA
RE
TO
S
ING
LE
JE
T
0 7 16 33 49 66
Tecnologia PARETOTM
-
Aplicaes Tecnologia PARETOTM 28
Aplicao de coagulantes em gua e efluentes
Aplicao de anti-espumantes em gua e efluentes
Aplicao de floculantes em gua e efluentes
Aplicao de foculantes em sistemas de desague de lodo
-
Principais benefcios - PARETOTM 29
Eficiencia qumica Melhor mistura e contato significa qu menores dosagens so requeridas para atingir o mesmo nvel de performance;
Eficincia operacional/controle do processo Devido efetividade da aplicao do qumico, o sistema menos suscetvel a mudanas e variaes dos resultados;
Reduo de energia e gua Devido mistura do qumico ser feita diretamente no ponto de aplicao, muitas fontes de gua de diluio podem ser usadas. gua de processo, gua clarificada, ou mesmo gua de outras fontes;
Reduo de slidos Nas aplicaes de desague de lodo, aumento do teor de slidos na torta significa menores custos de dispoiso;
Conservao de equipamentos Em plantas de tratamento de gua, Pareto pode fazer coagulantes organicos ter maior custo efetivo em relao coagulantes inorgnicos, resultando em reduo de consumo de lcali, melhor controle de pH e por consequencia da corroso, finalizando com a proteo do sistema como um todo
-
Principais benefcios
Tecnologia PARETOTM
30
-
31
Jar-Test
Usado para determinar a melhor qumica e a dosagem aproximada
-
32
Jar-Test
Curva de dosagem x performance
Tu
rbid
ez s
ed
ime
nt
ve
l
Taxa de adio de polmero
Coagulantes inorgnicos 10 a100 ppm
Coagulantes orgnicos 0,5 a 50 ppm
Argila (bentonita) 1 a 20 ppm
Floculantes 0,1 a 1 ppm
Dosagens tpicas dos qumicos
Nota: as dosagens
dependero das
caractersticas
particulares da gua a
ser tratada
-
33
Equipamentos
Clarificadores convencionais
Clarificadores por contato de slidos
Clarificadores de alta taxa
-
34
Clarificador convencional
Batelada
Sobrenadante
Contnuo
Fluxo da gua
Entrada
de gua
floculada
Sada
de gua
clarificada
Sobrenadante
Descarte de lodo Descarte de lodo
Agitador
Colcho de lodo
Lodo
-
35
Clarificador convencional FLOCCULATORS
EFFLUENT
FLOW
BAFFLES
SLUDGE
RAKE
SLUDGE
TODISPOSAL
INFLUENT
RAPID
MIX
INFLUENT
SEDIMENTATION
BASIN
SEDIMENTATION
BASIN
EF
FLU
EN
T T
O S
AN
D F
ILT
ER
S
FL
OW
DIS
TR
IBU
TIO
N C
HA
NN
EL
FLOCCULATOR
DRIVES
-
36
Clarificador convencional
Hydraulic Overflow Rate (Rise Rate): US GPM/SqFt x 2.45 = M/Hr
- Dividing the overflow rate (Q/A) by 7.48 gallons/ft3 results in a settling rate of Vo - Only particles with a settling rate greater than Vo will be removed in length L
-
37
Clarificadores por contato de slidos
Um clarificador por contato de slidos pode ser definido como uma unidade que incorpora em uma estrutura nica o processo de coagulao, floculao, sedimentao e remoo de slidos
Combinando todos os 3 passos do processo de clarificao em uma nica unidade resulta em uma sistema compacto, com necessidades reduzidas de espao e economia de custos de instalao
O processo de contato de slidos um processo no qual reaes qumicas e fsicas ocorrem na presena de slidos previamente formados para aumentar a performance (taxas de sedimentao)
Estes equipamentos proporcionam contato intenso entre os slidos para a aumentar o tamanho das partcula e reduzir as partculas menores, reduzindo assim a turbidez.
-
38
Tipos de clarificadores por contato de
slidos
Manta de lodo (sludge blanket)
Recirculao de slidos
-
39
Recirculao de slidos
-
40
Cargas hidrulicas tpicas para
clarificadores
Tipo
Carga superficial
ou taxa de
transbordo
(gpd/ft2)
Taxa de subida
superficial
(gpm/ft2)
Carga de
represamento
(gpd/ft)
Clarificao
convencional 360-550 0.25-0.38 11,000-22,000
Por contato de
slidos 1,000-1,500 0.70-1.0 11,000-22,000
-
41
Tipos de clarificadores por contato de
slidos variveis operacionais
Teor de slidos na lama
Nvel do colcho de lodo
Tempo de purga
Velocidade do agitador
Velocidade do raspador
Tratamento qumico
Pontos de dosagem
-
42
Clarificadores de alta taxa
-
43
Clarificadores de alta taxa 10 gpm/ft2
Clarificador Lamella
Clarificador Actiflo Usa microareia como lastro para sedimentar slidos
Clarificador DensaDeg
-
44
Clarificadores de alta taxa - Lamella
Anunciado como capaz de alcanar 10gpm/ft2, mas na prtica eles operam ao redor de 2-4 gpm/ft2.
Problemas com adeso de slidos nos pratos e arraste
-
45
Clarificadores lama em Lamellas
-
46
Clarificadores de alta taxa - Actiflo
Coagulant
Coagulante Microareia
gua bruta
ou efluente
Polmero
Hidrociclone
Efluente
Lama/Microareia
Lama
Uso de qumicos maior que no clarificadores convencionais
-
47
Clarificadores de alta taxa - DensaDeg
Uso de qumicos maior que no clarificadores convencionais
Usa lodo reciclado para compactar slidos
-
48
Clarificador/filtro mdulo nicos
oooooooooooooooooo
oooooooooooooooooo
oooooooooooooooooo
oooooooooooooooooo
oooooooooooooooooo
oooooooooooooooooo
oooooooooooooooooo
oooooooooooooooooo
oooooooooooooooooo
LEITO
FILTRANTE FLOCODECANTADOR
COLCHO DE
LODO
MDULOS LAMELARES
GUA
FLOCULADA
GUA
TRATADA
CLARIFICAO FILTRAO
PURGA
DE LODO
Vaso fechado trabalhando sob presso
Pouca visibilidade de operao e para inspeo
-
49
Tratamento qumico no clarificador
tima dosagem & qumicos
Controle de pH
Ordem de adio
Controle do sistema de dosagem
Vazo
Streaming Current Detector
-
50
Tratamento qumico no clarificador -
ordem de adio
Cloro, hipoclorito, oznio, etc.
Alcalinizante (se necessrio)
Coagulante
Floculante
-
51
Tratamento qumico no clarificador -
pontos de adio
Bombeamento
Coagulante
Ajuste pH
Biocida
Flocculante Auxiliar de filtrao
Biocida
Ajuste pH
Inibidor de corrosa
Manancial
gua tratada
-
Perguntas?