Clarificao de guas 1

Francisco C. de Moraes Product Manager

Tpicos de clarificao

Clarificao um processo fsico-qumico

Coagulao

Floculao

Decantao/flotao

Filtrao

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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

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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

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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

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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

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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.

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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

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Coagulao

Fatores que afetam a coagulao

Natureza do colide (cor, turbidez)

Alcalinidade e pH

Gradiente de velocidade

Temperatura

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Coagulao

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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

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Coagulao

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Coagulao

Mistura pode ser obtida por hlices instaladas caixas onde o coagulante adicionado

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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

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Coagulao

Mistura pode ser obtida por static mixers em linha

Entrada de gua

Sada de gua

Alcalinizante Coagulante

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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

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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

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Floculao

Sulfato de alumnio

Sulfato frrico

Policloreto de alumnio (PAC)

Polmeros orgnicos

Mistura de polmeros orgnicos e inorgnicos

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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Jar-Test

Usado para determinar a melhor qumica e a dosagem aproximada

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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

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Equipamentos

Clarificadores convencionais

Clarificadores por contato de slidos

Clarificadores de alta taxa

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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

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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

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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

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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.

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Tipos de clarificadores por contato de

slidos

Manta de lodo (sludge blanket)

Recirculao de slidos

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Recirculao de slidos

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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

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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

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Clarificadores de alta taxa

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Clarificadores de alta taxa 10 gpm/ft2

Clarificador Lamella

Clarificador Actiflo Usa microareia como lastro para sedimentar slidos

Clarificador DensaDeg

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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

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Clarificadores lama em Lamellas

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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

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Clarificadores de alta taxa - DensaDeg

Uso de qumicos maior que no clarificadores convencionais

Usa lodo reciclado para compactar slidos

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Clarificador/filtro mdulo nicos

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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

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Tratamento qumico no clarificador

tima dosagem & qumicos

Controle de pH

Ordem de adio

Controle do sistema de dosagem

Vazo

Streaming Current Detector

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Tratamento qumico no clarificador -

ordem de adio

Cloro, hipoclorito, oznio, etc.

Alcalinizante (se necessrio)

Coagulante

Floculante

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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?