Avaliação do efeito do gradiente de velocidade na agregação de partículas em unidades mistura completa e de fluxo pistonado
Abstract
Para ampliar o conhecimento sobre a floculação, operação unitária relevante no processo de tratamento de água e efluentes, este estudo teve como objetivo geral avaliar comparativamente o efeito do gradiente de velocidade (G) na formação de flocos, empregado em unidades de mistura completa (MC) e unidades de agregação de fluxo pistonado, denominadas floculadores tubulares helicoidais (FTH), em termos de velocidade de sedimentação, redução de turbidez e cor. Foram avaliadas três unidades de agregação de MC e três de mistura em FTH, de fluxo contínuo em escala semipiloto, a fim de comparar e verificar a influência do G (500, 940 e 1381 s-1) na formação de flocos, a partir da variação de parâmetros operacionais dos floculadores (vazões de alimentação, rotações por minuto da agitação mecânica e diâmetro do tubo dos FTH), com tempos de detenção hidráulica entre 10 e 20 segundos. O monitoramento da eficiência de agregação foi realizado ao término da operação de cada unidade, em termos da velocidade de sedimentação dos flocos de Fe(OH)3, da turbidez e da cor residual. Os resultados obtidos nos estudos de clarificação os FTH atingiram uma redução de 91,5% da turbidez, enquanto as unidades de MC reduziram 65,8%, aplicando o G de 940 s-1 e a concentração de sólidos de 86 mg L-1. Nos FTH a maioria dos ensaios apresentou redução da turbidez acima de 80%, enquanto nos MC, apenas um floculador apresentou redução de 81,9% com G de 1381 s- 1 e concentração de Fe(OH)3 de 86 mg L-1. Nos FTH a maioria dos ensaios apresentou redução da cor acima de 90%, enquanto nos MC, apenas um floculador, com G de 1381 s-1 e concentração de Fe(OH)3 de 86 mg L-1 apresentou redução de 93,5%. A avaliação do G em função da velocidade de sedimentação mostrou que nos FTH o maior G prejudicou a formação dos flocos, resultando numa menor velocidade de sedimentação e menor remoção de turbidez e cor. Nesse modelo de floculador, altos valores do G ocasionam a ruptura dos agregados. Para as unidades de MC o aumento do G favoreceu a formação dos flocos, aumentando a velocidade de sedimentação, remoção de turbidez e cor, possivelmente devido ao número de Camp, que para baixos tempos de detenção hidráulica demanda uma maior energia de dissipação da turbulência. O FTH mostrou eficiência na geração de flocos superior às unidades de MC, confirmando que o G influencia na agregação de partículas nas unidades de fluxo pistonado e unidades de MC, considerando o curto tempo de detenção hidráulica (10 à 20 segundos).
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