COAGULAÇÃO - FLOCULAÇÃO

Processo de separação de sólidos-líquidos, através da aglomeração de pequenas partículas, (finas e coloidais) em agregados maiores que são chamados de flocos.

A utilização de um outro processo para a remoção das pequenas partículas, como é o caso por exemplo da sedimentação, é impraticável do ponto de vista econômico e muitas vezes devido à baixa velocidade de sedimentação das pequenas partículas.

Principais objetivos da coagulação-floculação:

Remoção da turbidez orgânica e inorgânica que não podem sedimentar rapidamente.

Eliminação de bactérias, vírus e organismos patogênicos suscetíveis de remover por coagulação.

Destruição de algas e plâncton em geral.Eliminação de substâncias produtoras de gosto

e odor e precipitados químicos em suspensão.

Caracterização dos termos coagulação-floculaçãoCOAGULAÇÃO – Desestabilização das partículas pela redução

das forças que tendem a manter as partículas separadas, resultado da adição de uma substância química (coagulante) na água. Nesta fase uma mistura rápida é importante para a obtenção de uma dispersão uniforme do coagulante na massa de água e também para aumentar a possibilidade de choques entre as partículas. A coagulação inicia com a adição do coagulante e o processo dura somente segundos.

FLOCULAÇÃO - Transporte das partículas desestabilizadas no interior do líquido, proporcionando choques entre as partículas e a formação de coágulos maiores (flocos). O processo consiste em uma mistura lenta e prolongada, que converte as partículas coaguladas microscópicas em partículas maiores, que são chamadas de flocos. Os flocos formados possuem tamanhos suficientes para sedimentar sob a ação da gravidade e podem também ser removidos pelos filtros.

Tipos de Coagulantes

Os coagulantes são substâncias químicas que são adicionadas na água para promover a sua clarificação:Coagulantes metálicosPolieletrólitos ou Auxiliares da coagulação

Coagulantes metálicos Sais de Alumínio: sulfato de alumínio, sulfato de alumínio amoniacal e aluminato

de sódio. + usado: sulfato de alumínio - baixo custo e também pode ser fabricado em

várias regiões do país. formam um floco não muito pesado – p/ boas condições de coagulação-floculação o

pH da água deverá estar entre 5,0 e 8,0. Sais de Ferro: cloreto férrico, sulfato ferroso, sulfato férrico e sulfato ferroso

clorado. sulfato ferroso - útil na coagulação de águas com pH elevado sulfato férrico - útil para a coagulação de águas com teor elevado de cor e baixo pH. Os sais de ferro formam um floco mais pesado e trabalham numa faixa de pH mais

ampla.

Tipos de Coagulantes

Auxiliares de coagulação comumente empregados na potabilização:

Polímeros sintéticos ou naturais: elevam a velocidade de sedimentação dos flocos. Em estações de filtração direta: aumentam a resistência dos flocos aos efeitos

de cisalhamento provocado pelas forças hidrodinâmicas do escoamento NBR 12216/ABNT (1990): recomenda dispositivos individuais de mistura para

cada produto químico aplicado na coagulação

Porém NÃO ocorre na quase totalidade das ETA brasileiras

Câmara de Mistura Rápida (coagulação)

Principal objetivo: misturar rápida e uniformemente o coagulante na águaGrande turbulência:

Energia hidráulica (ressalto hidráulico e calha Parshall) ;

Energia mecânica (agitadores mecanizados).

O tempo de detenção da água nessas unidades normalmente é inferior a 30 segundos (Alguns autores recomendam no máximo 5 segundos).

Câmara de mistura lentaPrincipal objetivo: manter a agitação mais

moderada e por um tempo maior para que possa haver a formação de flocos.

O tempo de detenção da água nessas unidades deve ser de 20 a 80 minutos.

Tipos:Misturador hidráulico (Chicana – Alabama)Floculador mecânico

Câmara de Floculação (floculadores)

Floculador hidráulico: Câmara de Chicanas:consistem em um

tanque de forma retangular subdividido numa série de canais ou compartimentos

Floculador mecanizado:São provido de agitadores de paletas que podem

ter o eixo vertical ou horizontal.São mais eficientes que os floculadores

hidráulicos por permitirem regular o grau de agitação na câmara

O grau de agitação deve ir diminuindo à medida que os flocos são formados.

Dimensionamento das unidades de coagulação – floculação

Considera-se somente os seguintes parâmetros:Tempo de detenção da água na unidade (T)Vazão de projeto (Q)Velocidade de escoamento da água na unidade

(v)Gradiente de velocidade (G)Número de Camp (Nc)

Gradiente de velocidade (G):Corresponde à taxa de variação da velocidade de

escoamento segundo uma direção perpendicular à direção do escoamento

Fornece indicação da energia específica aplicada à água p/ fins de mistura ou floculação

Ex: Se 2 partículas de um fluido estão separadas em um tanque por 2,5cm e uma delas se movimenta em relação à outra com v=10cm/s, o G = 10/2,5 = 4 s-1

Floculador mecânico:

Floculador hidráulico:

Número de Camp (Nc):Medida adimensional e indireta da

oportunidade da ocorrência de choquer entre partículas

Nc = G * T

Mistura Rápida Hidráulica Calha Parshall:Utilizado nas ETA’s com dupla finalidade:

medir a vazão afluente realizar a mistura rápida Trabalha normalmente com descarga livre,

passando a corrente líquida de uma condição supercrítica para uma subcrítica, causando o ressalto.

Para que o medidor Parshall funcione satisfatoriamente:

Mistura Rápida Mecânica - Agitador de Turbina:produz movimento no líquido através do movimento

rotativo dos impulsores.

Floculador Hidráulico: Câmaras de Chicanas:Parâmetros de projeto:

Floculador Mecânico:Parâmetros de projeto:

EXERCÍCIOS:

G obtido do teste de jarros = 50 s-1