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Mémoire de Maîtrise
DOI
10.11606/D.18.2010.tde-03022011-141840
Document
Auteur
Nom complet
Claudio Junior Araujo
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Carlos, 2010
Directeur
Jury
Reali, Marco Antonio Penalva (Président)
Campos, Jose Roberto
Cordeiro, João Sérgio
Titre en portugais
Influência da velocidade cross-flow na câmara de flotação na eficiência de unidades de flotação por ar dissolvido tratando água para abastecimento
Mots-clés en portugais
FAD
Flotação por ar dissolvido
Potencial zeta
Taxa de aplicação superficial
Velocidade cross-flow
Resumé en portugais
O reator de FAD deve propiciar condições adequadas para contato entre as micro-bolhas e os flocos formados no pré-tratamento e também condições para que o conjunto floco/bolha possa ser direcionado ao topo do reator, e assim ser removido. O projeto de pesquisa visou estudar condições hidrodinâmicas proporcionadas pela variação da Velocidade Cross-Flow (VCF) e assim verificar a influência na eficiência de uma estação piloto de flotação por ar dissolvido. A VCF é importante parâmetro para concepção de unidades de FAD e é função da vazão de entrada no tanque de flotação e da área entre o nível d'água no tanque de flotação e o anteparo que separa a zona de contato da zona de separação. A velocidade cross-flow constitui um parâmetro de grande importância para projetos de unidades de flotação. Nesta região de transição entre a zona de contato e a zona de separação, ocorre a passagem do conjunto floco/bolha, e turbulência excessiva pode causar o rompimento do conjunto e assim comprometer a eficiência da flotação. Além disso, o padrão de escoamento observado na zona de separação dos flotadores, onde ocorre a separação dos aglomerados "flocos + bolhas", depende fortemente do valor médio da velocidade cross-flow, conforme comentado por Lundh et al. (2000 e 2002) e por Reali e Patrizzi (2007). Daí a necessidade de se investigar mais profundamente a influência da VCF na eficiência da clarificação por flotação. O projeto de pesquisa foi dividido em duas etapas. Para realização das etapas foi estudado um tipo de água preparada em laboratório, através da adição de substância húmica e caulinita, para obtenção de cor aparente e turbidez, respectivamente. A água estudada possui cor aparente e turbidez moderada (1 mg/L de substância húmica e 8,5 mg/L de caulinita) resultando em valores de turbidez por volta de 7 NTU e cor aparente por volta de 40 UH. A etapa 1 consistiu na determinação do par, pH de coagulação e dosagem de coagulante (sulfato de alumínio), gradiente médio de floculação e tempo médio de floculação adequado para a água de estudo. Para realização da etapa 1 foi utilizado equipamento de flotação de bancada de regime de batelada (Flotateste), que se encontra nas dependências do Laboratório de Tratamento Avançado e Reuso de Águas - LATAR/SHS/EESC/USP. Foram mantidos fixos os seguintes parâmetros: 'T IND.MR', 'G IND.MR', 'T IND.F', 'G IND.F', 'P IND.SAT', 'T IND.REC', 'V IND.FLOT'. Conforme preconizado por Reali et al (2007), foi variada a dosagem de coagulante. Após determinado o melhor par pH e dosagem de coagulante foram realizados ensaios visando determinar o melhor 'G IND.F' e 'T IND.F' para a água em estudo. Para a água de estudo foram escolhidas duas condições de potencial Zeta, determinados na etapa 1 do projeto de pesquisa. A primeira condição o potencial Zeta permaneceria com valor próximo de 0 mV e na segunda condição o potencial Zeta seria positivo, por volta de +12 mV. A etapa 2 consistiu em variar a velocidade cross-flow, através da variação da altura do vertedor de saída da água flotada de uma unidade piloto de flotação, de forma a se obter diferentes valores de VCF (mantendo-se constantes os valores de tempo de contato e taxa de aplicação superficial na zona de contato), para dois valores de Taxas de Aplicação Superficial (TAS) (7,67 m/h e 15 m/h) na zona de separação e os dois valores de potencial Zeta (PZ), e com isto avaliar a sua influencia na eficiência de remoção de sólidos suspensos totais, cor e turbidez da instalação piloto retangular de FAD.
Titre en anglais
The influence of cross-flow velocity in the flotation chamber on efficiency of a dissolved air flotation unit treating drinking water
Mots-clés en anglais
Cross-flow velocity
Dissolved air flotation (DAF)
Superficial aplication rates
Zeta potential
Resumé en anglais
The reactor DAF should provide adequate conditions for contact between the micro-bubbles and the flakes formed in the pretreatment conditions and also for the aggregate flocs/bubble can be directed to the top of the reactor, and thus be removed. The research project aimed at studying hydrodynamic conditions provided by the variation of Cross-Flow Velocity (VCF) and thus checks the influence on the efficiency of a pilot plant of dissolved air flotation. The VCF is an important parameter to design units of DAF and is a function of input flow in the flotation tank and the area between the water level in the flotation tank and the bulkhead that separates the contact zone of the zone of separation. The cross-flow velocity is a parameter of great importance to projects of flotation units. In this region of the transition zone between the contact zone and the separation zone, occurs the passage of the aggregate flocs/bubble, and excessive turbulence can cause disruption of the aggregate and thereby harm the flotation efficiency. Moreover, the pattern of flow observed in the flotation separation zone, which occurs the separation of aggregates "flakes + bubbles", depends strongly on the average value of cross-flow velocity as described by Lundh et al. (2000 and 2002) and Reali and Patrizzi (2007). Hence the needs to investigate further the influence of VCF on the clarification efficiency by flotation. The research project was divided into two steps. To perform the steps has been studied a type of water prepared in the laboratory, through the addition of humic substances and kaolin, to obtain apparent color and turbidity, respectively. The study water has moderate turbidity and apparent color (1 mg/L of humic substance and 8.5 mg/L of kaolin) resulting in turbidity values around 7 NTU and color apparent by 40 HU. Step 1 consisted in the determination of the pair, coagulation pH and coagulant dosage (aluminum sulfate), flocculation gradient and time flocculation suitable for the study water. For the implementation of step 1 was used bench batch flotation system equipment (Flotatest), located on the Laboratory for Advanced Treatment and Reuse Water - LATAR / SHS / EESC / USP. Were kept fixed the following parameters: 'T IND.MR', 'G IND.MR', 'T IND.F', 'G IND.F', 'P IND.SAT', 'T IND.REC', 'V IND.FLOT'. As predicted by Reali et al (2007), was varied the dosage of coagulant. After determined the best pair of coagulant dosage and pH coagulation the tests were performed to determine the best 'G IND.F' and 'T IND.F' for the study water. For the study water were chosen two conditions of Zeta potential values, determined in the step 1 of the research project, where the first condition the Zeta potential value kept near 0 mV and the second condition kept a positive value of Zeta potential, around +12 mV. The step 2 consisted of varying the cross-flow velocity, by varying the height of the outlet weir of the clarified water of the flotation pilot plant to obtain different values of VCF (keeping constant the values of time contact and application rate on the contact zone) for two values of superficial application rates (7.67 m/h and 15 m/h) in the zone of separation and the two values of Zeta potential (PZ) and then was availed the influence on removal efficiency of total suspended solids, colour and turbidity of the rectangular pilot plant of DAF.
 
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Claudio.pdf (3.19 Mbytes)
Date de Publication
2011-02-22
 
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