quarta-feira, 23 de junho de 2010

TRATAMENTO DE ÁGUA – EVOLUÇÕES TECNOLÓGICAS

Parte 1 - Decantadores

No inicio era o período dos tanques de fluxo horizontal, e seu uso foi muito difundido a partir do século XIX; sendo suas principais vantagens, as relativas a sua simplicidade, alta eficiência, e baixa sensibilidade as condições de sobrecarga, o que lhe confere o uso até os dias atuais por alguns projetistas conservadores. Porém com a evolução dos estudos teóricos e práticos evolui-se para os Decantadores de alta taxa, ou decantadores tubulares, com o objetivo de que sendo bem projetado, poder alcançar eficiência superior aos decantadores convencionais de fluxo horizontal. Como o desenvolvimento tecnológico não para, o próximo passo na função de clarificação da água prévia a filtração são os tanques de flotação ou flotadores, cujo emprego está se difundindo na América latina.

Decantadores de fluxo Horizontal:

A taxa de escoamento superficial, ou velocidade critica de sedimentação (Vcs), é dada pela relação Q/A onde Q é a vazão afluente e A é a área horizontal do decantador. Esta taxa é usualmente expressa em m³/m².dia. Usualmente utilizamos como coagulante o Sulfato de Alumínio, cujos flocos se sedimentam a uma velocidade entre 0,02 a 0,08 cm/s ou seja entre 18-70 m³/m².dia. (Em uma análise preliminar conclui-se que a taxa deve ficar limitada entre estes valores, porém com os recursos de dispersão de reagentes, coagulação com agentes auxiliares, e otimização da floculação, consegue-se obter flocos com melhores condições de sedimentação, o que possibilita a obtenção de taxas superiores do que as que prevaleciam no passado).
A Limitação, portanto da velocidade longitudinal, a um valor adequado para evitar a ressuspensão e o arrasto de flocos já depositados, impõe uma condição de profundidade mínima do decantador convencional, que em geral é fixada em 3,5 a 4,5 m, sendo que alturas menores podem ser adotadas desde que haja remoção contínua de lodo. Definido a profundidade mínima, define-se o volume do tanque de decantação, resultando em um tempo de detenção T = Q/V . Este tempo de detenção, erroneamente ainda e utilizado como o principal parâmetro no dimensionamento de um tanque de decantação, sendo que o dimensionamento correto deve ser feito pelo conceito de taxa de escoamento superficial (Q/A) e velocidade longitudinal máxima (Vo)

Índices sugeridos para dimensionamento


Decantadores Tubulares ou de Alta Taxa

Os decantadores de alta taxa são um aperfeiçoamento dos decantadores de fundo múltiplo, surgidos a partir de 1.915 como aplicação da teoria de decantação estabelecida em 1.904 por Hazen, que havia concluído: “ a ação de um tanque de sedimentação depende de sua área e não de sua profundidade. Uma subdivisão horizontal produziria uma superfície horizontal dupla para receber sedimentos, em lugar de uma única, e duplicaria sua capacidade de trabalho.. Treis subdivisões a triplicaria e assim sucessivamente. Se o tanque pudesse ser cortado por uma série de bandejas horizontais, em grande número de células de pouca profundidade, o incremento de eficiência seria muito grande”. Porém a seguir reconhecia que: “ O problema prático mais difícil de resolver é o método de limpeza....” Razão porque a idéia não passou de treis células, e que atualmente está descartado o seu uso, pois finalmente nos anos 70, estes problemas passam a encontrar soluções adequadas promovendo uma revolução no dimensionamento dos decantadores, com a utilização de decantadores tubulares, que consta de uma série de elementos tubulares de pequeno diâmetro (5cm) são agrupados de forma a atuar como uma unidade ou módulo. Com inclinações pequenas os tubos se enchem de sólidos sedimentados, e periodicamente deve-se fazer a limpeza com reversão de fluxo, podendo em algumas situações ser utilizado a limpeza em conjunção com a lavagem dos filtros, fazendo a descarga de água de lavagem passar pelos módulos tubulares. Porém a autolimpeza se realiza dando-se uma inclinação de adequada, entre 500 e 600 para que o lodo escoe continuamente, e não sedimente no módulo. Os ângulos maiores que 600, a eficiência dessas unidades decresce rapidamente, enquanto ângulos menores que 500, o lodo não escorre facilmente para o fundo do tanque de decantação.
O dimensionamento dos decantadores tubulares é feito pelo conceito de taxa de escoamento superficial Q/A. Conhecida a vazão e fixada a velocidade critica de sedimentação Vcs, calcula-se a área da unidade A = Q/Vcs, Sendo que Vcs em um elemento tubular inclinado a x graus, é válido a relação. Vcs = S.V0/(sen x +cos x), onde V0 é a velocidade longitudinal V0 = Q/A0.......Aplicando-se o conceito de fator de forma , a equação final resulta em Vcs = Q/FA, sendo que o dimensionamento resulta em um decantador tubular com área 8 vezes menor que um decantador convencional, o que significa grande economia em estruturas.

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