TRATAMENTO DE ÁGUA PARA ABASTECIMENTO

1. TRATAMENTO DE ÁGUA PARA ABASTECIMENTO Floculadores

2. INTRODUÇÃO Durante a floculação, as partículas desestabilizadas na mistura rápida são aglutinadas umas com as outras e com o floculanteformando os flocos. Para que isto aconteça, a água deve ser submetida a uma agitação lenta, durante um tempo que pode variar, na maioria dos casos, de vinte a quarenta minutos.

3. INTRODUÇÃO Em se tratando de água, cada caso é um caso. Algumas vezes, podemos flocular a água com tempos de floculação inferiores a vinte minutos. Normalmente, iniciamos a floculação com muita agitação da água em tratamento (isto é, gradientes de velocidade mais elevados).

4. INTRODUÇÃO Ao longo do floculador, esse grau de agitação vai sendo reduzido (isto é, o gradiente de velocidade vai sendo reduzido). Com isto, os flocos vão crescendo e se tornando mais pesados.Na saída do floculador, desejamos obter flocos pesados o suficiente para que a maioria deles possam ser separados da água em tratamento, por sedimentação no interior dos decantadores.

5. INTRODUÇÃO Existem, basicamente, duas formas de efetuarmos essa agitação: - Fazendo com que a água percorra um caminho cheio de mudanças de direção; - Introduzindo equipamentos mecânicos, capazes de manter a água em constante agitação. No primeiro caso, temos os floculadores hidráulicos. No segundo caso, temos os floculadores mecanizados, os quais serão vistos mais adiante.

6. Floculadores NBR 12216/92 São unidades utilizadas para promover a agregação de partículas formadas na mistura rápida. O período de detenção no tanque de floculação e os gradientes de velocidade a serem aplicados devem ser determinados por meio de ensaios realizados com a água a ser tratada.

7. Floculadores NBR 12216/92 Dependendo do porte da estação e a critério do órgão contratante, não sendo possível proceder aos ensaios destinados a determinar o período de detenção adequado, podem ser adotados valores entre 20 min e 30 min, para floculadores hidráulicos, e entre 30 min e 40 min, para os mecanizados. Não sendo realizados ensaios, deve ser previsto gradiente de velocidade máximo, no primeiro compartimento, de 70 s-1 e mínimo, no último, de 10 s-1.

8. Floculadores NBR 12216/92 Deve ser previsto dispositivo que possa alterar o gradiente de velocidade aplicado, ajustando-o às características da água e permitindo variação de pelo menos 20% a mais e a menos do fixado para o compartimento. Os tanques de floculação mecanizados devem ser subdivididos preferencialmente em pelo menos três compartimentos em série, separados por cortinas ou paredes, interligados, porém, por aberturas localizadas de forma a reduzir a possibilidade de passagem direta da água de uma abertura para outra.

9. FLOCULADORES HIDRÁULICOS Existem diversas formas através das quais podemos construir floculadores hidráulicos. Entre eles, os floculadores hidráulicos dos tipos de chicanas. Alabama e Cox, por serem os mais difundidos no nosso meio. Pouco usual: os floculadores de meio granular e os floculadores de telas.

10. Floculadores de Chicanas Estes floculadores podem ser de dois tipos: de chicanas verticais e de chicanas horizontais. Chicanas verticais, a água percorre o floculador em movimentos sucessivamente ascendentes e descendentes. A água originária da câmara número 1 passa para a câmara número 2 através de uma passagem situada no fundo. Em seguida, a água passa para a câmara número 3 através de uma passagem superior.

11. Floculadores de Chicanas Para evitar que os flocos se depositem no interior das câmaras de floculação à medida que vão sendo formados, os floculadores de chicanas verticais são projetados para que a velocidade média da água nesses locais não seja inferior a 10 cm/s. As paredes das câmaras de floculação podem ser construídas de qualquer outro material que garanta estanqueidade (isto é, a não ocorrência de vazamentos).

12. Floculadores de Chicanas Os floculadores de chicanas verticais têm muita câmaras de floculação. De modo geral, eles têm cerca de quarenta câmaras. (é bem mais fácil limpar e regular floculadores com menor número de câmaras). ETA RIBEIRÃO DA ESTIVAFLOCULADOR VERTICAL

13. Floculadores de Chicanas No floculador de chicanas horizontais, a agitação é assegurada pela passagem da água em tratamento por sucessivas mudanças horizontais de direção. Como no caso de chicanas verticais, é desejável que a velocidade média de escoamento da água em seu interior seja superior a 0,10 m/s.

14. Floculadores de Chicanas Para que essa condição seja atendida, de forma que os canais de floculação não resultem muito estreitos, costuma-se construir floculadores de chicanas horizontais somente para o tratamento de vazões mais elevadas. Assim sendo, no caso de vazões menores, é preferível utilizar floculadores de chicanas verticais. Chicana de Fluxo Horizontal - Planta

15. Floculadores de Chicanas ETA DUARTINA (SABESP)FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL ETA SANTA ISABEL FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

16. Floculadores Alabama A jusante de cada passagem de interligação, é construído um anteparo, que tem por objetivo desviar para cima o fluxo da água em tratamento. Em seguida, o fluxo desce novamente, para atingir a passagem de interligação seguinte. Nesse tipo de floculador, as câmaras são sempre interligadas por baixo.

17. Floculadores Alabama ➢ Inicialmente, os flocos em formação são lançados para cima, juntos com a água em tratamento; ➢ Em seguida, eles descem, junto com o fluxo água, em direção à passagem seguinte; ➢ Os flocos que estão subindo trombam com os quais estão descendo; desses choques resultam a floculação. No interior das câmaras dos floculadores do tipo Alabama não há a necessidade de se manter a velocidade média de escoamento superior a 0,10 m/s. Isso porque não há interesse em se arrastar os flocos para cima.

18. Floculadores Alabama Os floculadores podem ter menos câmaras que os floculadores de chicanas verticais. Normalmente o número de câmaras dos floculadores Alabama é em torno de vinte. São, por isto, mais fáceis de operar, no que diz respeito à realização de limpezas e ajustes. ETA ALDEIA DA SERRAFLOCULADOR ALABAMA

19. Floculadores de Bandejas Perfuradas Esse tipo de floculador tem sido utilizado especialmente em estações de tratamento de água pré - fabricadas. A água é sempre introduzida na parede cima de cada câmara de floculação. Ao escoar no sentido descendente, ela passa através de orifícios existentes numa sucessão de bandejas perfuradas, interpostas perpendicularmente à direção do fluxo.

20. Floculadores de Bandejas Perfuradas Ao atingir a parte inferior de cada câmara, a água é então conduzida à câmara seguinte através de um duto. Para assegurar o arraste dos flocos formados, esse duto é dimensionado de forma que a velocidade da água em seu interior seja no mínimo igual a 10 cm/s.

21. FLOCULADORES MECANIZADOS No Brasil, dois tipos básicos de floculadores mecanizados são os mais utilizados: os que utilizam paletas, que giram em torno de um eixo e os que empregam turbinas ou hélices. Floculadores mecanizados (paletas), conforme a sua forma de construção, se dividem em: ➢ Floculadores de paleta de eixo vertical; ➢ Floculadores de paleta de eixo horizontal; ➢ Floculadores de paleta única, de eixo vertical.

22. FLOCULADORES DE PALETAS • Aplicação limitada para instalações de pequeno e grande porte; • Devem ser compartimentados; • A separação entre compartimentos deve ser feita por paredes de distribuição; • A velocidade de escoamento nas passagens da parede deve estar compreendida entre o,15 m/s e 0,30 m/s.

23. FLOCULADORES DE PALETAS Floculador de Paletas de Eixo Vertical A água coagulada é introduzida numa série de câmaras. Na primeira delas, o grau de agitação (e, portanto, o gradiente de velocidade) é mais intenso que na segunda. Por sua vez, o grau de agitação na segunda câmara (e, portanto, o gradiente de velocidade) é mais intenso que na terceira. O gradiente de velocidade depende da rotação do eixo e das características da paleta: altura, espessura e espaçamento, entre outras.

24. FLOCULADORES DE PALETAS Os eixos são movimentados por conjuntos motor redutor, instalados sobre as passarelas do floculador.

25. FLOCULADORES DE PALETAS Floculador de Paletas de Eixo Horizontal A água coagulada introduzida numa série de câmaras. Em cada uma delas, o gradiente de velocidade mais intenso que na seguinte e menos intenso que na anterior. O gradiente de velocidade depende da velocidade de rotação do eixo e das características da paleta: altura, espessura e espaçamento, entre outras.

26. FLOCULADORES DE PALETAS Os eixos são movimentados por conjuntos motor redutor, normalmente instalados no interior de poços secos, construídos ao lado dos floculadores.

27. FLOCULADORES DE PALETAS Floculador de Paleta Única de Eixo Vertical Embora mais raro, algumas estações de tratamento de água brasileiras ainda utilizam esse tipo de equipamento. A água coagulada é introduzida numa série de câmaras. Na primeira delas, o gradiente de velocidade é mais intenso que na segunda. Por sua vez, o gradiente de velocidade na segunda câmara é mais intenso que na terceira. O gradiente de velocidade depende da rotação de eixo e das características da paleta: altura e espessura, entre outras.

28. FLOCULADORES DE PALETAS Os eixos são movimentados por conjuntos motor redutor, instalados sobre as passare-las do floculador.

29. FLOCULADORES DE FLUXO AXIAL • São mais indicados para instalações de pequeno porte; • Valem as mesmas relações utilizadas para o dimensionamento de misturadores mecânicos. Tipos de Impelidores

30. FLOCULADORES DE FLUXO AXIAL Em regime turbulento a energia necessária para floculadores cilíndricos verticais, dotados de quebra vórtice, é a mesma requerida para floculadores verticais de seção quadrada, também dotados de quebra vórtice; Nos floculadores quadrados sem quebra vórtice a energia transferida para o líquido equivale a 75%.

31. FLOCULADORES DE HÉLICE PROCESSO DE FLOCULAÇÃOETA ALTO DA BOA VISTA PROCESSO DE FLOCULAÇÃOETA ALTO TIÊTE (SABESP)

32. Observação Dependendo das características da água bruta, muitas vezes o projeto de unidades de floculação antecedendo a filtração direta é recomendado, apesar de aumentar os custos de construção das ETAs, pois a floculação pode possibilitar a diminuição dos custos operacionais em decorrência do aumento da duração das carreiras de filtração.

33. Observação Em estações de maior porte é importante não ter apenas uma linha de floculação, principalmente quando a floculação é mecanizada, pois com apenas uma linha é necessário parar a produção de água quando se fizer necessária a manutenção de equipamentos.

34. Critérios de seleção das unidades de floculação A seleção do sistema de floculação é influenciada por uma série de fatores, entre eles: • Tamanho da instalação; • Regularidade na vazão e período de operação; • Segurança operacional; • Capacidade operativa e de manutenção local; • Características construtivas; • Custo; e • Disponibilidade de energia.

35. Critérios de seleção das unidades de floculação Os critérios de simplicidade devem sempre estar presente no projeto de um floculador, sendo citado que um tanque retangular, dotado de alguns equipamento de agitação, é uma alternativa mais simples de construir do que um canal sinuoso com dezenas de paredes defletoras muito próximas, como é o caso de um floculador hidráulico de chicanas de pequena capacidade. Além disso, a limpeza fica dificultada.

36. Critérios de seleção das unidades de floculação Os floculadores hidráulicos de chicanas de fluxo vertical podem ser utilizados desde capacidades tão pequenas com 25 L/s até 1.000 L/s ou maiores. Os floculadores mecânicos de eixo vertical acompanham a mesma faixa. A limitação para o uso de floculadores vertical é o número de unidades. O volume máximo de influência de um agitadores de eixo vertical para floculador está ao redor de 80 a 100 m3. Desse modo, ETAs com capacidade superior a 1.000 L/s seriam forçosamente dotadas de um número de equipamento de floculação superior a doze unidades.

37. Critérios de seleção das unidades de floculação Capacidades superiores a 1000 L/s geralmente conduzem a floculadores de eixo horizontal ou de turbinas. Geralmente, os floculadores mecanizados do tipo turbina são mais adequados para gradientes de velocidade superiores a 30 s-1, enquanto os do tipo paleta são mais convenientes para gradientes de velocidade da ordem de 15 a 60 s- 1.

38. Critérios de seleção das unidades de floculação Os projetos de pequenas ETAs devem merecer um cuidado especial na escolha do tipo de floculador. Com poucas exceções e em condições especiais, poder-se-á recomendar floculadores mecânicos. Os floculadores hidráulicos de chicanas, por resultarem com um espaçamento muito próximo, trazem problemas construtivos e operacionais. Os custos de construção podem ser um pouco mais elevados nos floculadores hidráulicos de maior capacidade, porém há que se considerar o custo de manutenção nos floculadores mecânicos.

39. Exemplo Floculador em chicanas verticais (seco) vendo-se, à direita, o vertedor para medição de vazão ETA Alto Branco, CAGEPA, Campina Grande.  Floculador mecânico vendo-se as tampas (amarelas),  para proteção do motor de acionamento do misturador.  ETA Gravatá, CAGEPA, Sistema Boqueirão-Campina Grande.

40. Referências • Richter, Carlos A. e Netto, Azeveto M J. Tratamento de Água: Tecnologia Atualizada. São Paulo, 1991 • Di Bernardo, Luiz. Métodos e Técnicas de Tratamento de Água. Volume I, Rio de Janeiro, 1993 • Filho, D.F. Tecnologia de Tratamento de Água. Rio de Janeiro, 1976 • Viana, Marcos Rocha. Hidráulica Aplicada as Estações de Tratamento de Água. Belo Horizonte, 1992.

41. Referências • Saneamento De Goiás S/A Superintendência De Recursos Humanos Gerência De Desenvolvimento De Pessoal Operação De Estação De Tratamento De Água L\manuais Atuais\manual – Mt-32/Operação De Estação De Trat. De Água Revisão/ 00 Ano/Jun2006 • Noções Sobre Tratamento De Água Http://Www.Dec.Ufcg.Edu.Br/Saneamento/Tratam04_floc.Htm • Projeto De Sistemas De Tratamento De Água Prof. José Carlos Mierzwa – Notas de Aula

42. Referências • Escola Politécnica Da Usp Departamento De Engenharia Hidráulica E SanitáriaSaneamento I -Floculação - Prof. Dr. Roque Passos Piveli e Prof. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho Processos De Coagulação E Floculação – Notas de aula