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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.18.2010.tde-12112010-103728
Document
Author
Full name
Kisner Anderson Maia
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2010
Supervisor
Committee
Reali, Marco Antonio Penalva (President)
Daniel, Luiz Antonio
Isaac, Ricardo de Lima
Title in Portuguese
Influência da velocidade de entrada na zona de contato na eficiência de clarificação de unidades retangulares de flotação por ar dissolvido aplicado no tratamento de águas para abastecimento
Keywords in Portuguese
Flotação
Flotação por ar dissolvido (FAD)
Velocidade de entrada na zona de contato
Zona de contato
Abstract in Portuguese
A flotação por ar dissolvido (FAD) é reconhecida atualmente como técnica eficiente para a etapa de clarificação em sistemas de tratamento de água para abastecimento. Diversos estudos vêm sendo realizados para aprimoramento dessa técnica e das características físicas das unidades FAD. Seguindo essa tendência, o presente trabalho teve como objetivo estudar os efeitos da velocidade na entrada da zona de contato ('V IND.EZC') na eficiência de clarificação de unidades retangulares FAD. Para o presente estudo foi utilizada água sintética preparada através da adição de 1,0 mg/L de ácido húmico e 8,5 mg/L de caulinita, a qual foi coagulada com sulfato de alumínio. A pesquisa foi dividida em duas fases: FASE I - com o emprego do Flotateste foram determinadas as dosagens adequadas de coagulante, o pH adequado de coagulação com a medição do potencial zeta das partículas (PZ), o gradiente médio de velocidade para floculação e o tempo médio para floculação para o tratamento da água sintética em estudo; FASE II - utilizando unidade FAD em escala piloto foram realizados ensaios para diferentes variações na altura da entrada da zona de contato (he) da câmara de flotação de forma a se obter diferentes valores de 'V IND.EZC'. Nesta fase foram investigadas duas diferentes condições de coagulação as quais forneceram bons resultados por flotação: 1ª condição, aplicação de 42,5 mg/L de 'AL IND.2'('SO IND.4')IND.3' e pH de 6,35 '+ OU -' 0,05 na qual resultou em PZ positivo em torno de +10 mV e para 2ª condição, aplicação de 22,5 mg/L de 'AL IND.2'('SO IND.4')IND.3' e pH de 6,40 '+ OU -' 0,05 na qual resultou em PZ próximo de 0 mV. Os ensaios foram monitorados e comparados entre si os valores residuais de turbidez e cor aparente. Em todos os ensaios as taxas de aplicação superficial foram mantidas em faixas estreitas de verificando-se que os melhores resultados residuais dos parâmetros monitorados foram obtidos para a 1ª condição de estudo com valores de 0,66 NTU de turbidez e cor aparente igual a 2 uC (eficiências de 90,5 e 93,9% respectivamente). Os resultados demonstraram que para a faixa de valores de 'V IND.EZC' entre 62,2 e 12.432,4 m/h pouca influência desse parâmetro foi observada na eficiência do processo de clarificação por flotação para ambas as condições de coagulação investigadas. Entretanto, a faixa de valores de 'V IND.EZC' entre 124,3 e 180,2 m/h forneceram as melhores condições de flotação. Portanto, sugere-se tal faixa de valores como subsídio ao projeto de sistemas de flotação constituído pelas características apresentadas nesta pesquisa.
Title in English
Influence of the velocity in the contact zone entrance on the clarification efficiency of rectangular dissolved air flotation units applied to water treatment to supply
Keywords in English
Contact zone
Dissolved air flotation (DAF)
Flotation
Velocity in the contact zone entrance
Abstract in English
Dissolved air flotation (DAF) is currently recognized as an efficient technique for water clarification in water treatment systems. Several studies have been conducted to improve this technique and the physical characteristics of DAF units in order to constantly improve their performance. Following this trend, the aim of this research was to evaluate the effects of the velocity in the contact zone entrance on the clarification efficiency of rectangular DAF units. A DAF pilot plant fed with synthetic water prepared by adding 1.0 mg/L of humic acid and 8.5 mg/L of kaolin, and coagulated with aluminum sulfate was used. The research was divided into two phases: I) by using a laboratory scale DAF unit (Flotatest) the optimal coagulation, flocculation, and flotation conditions for the synthetic water previously described were investigated; and II) by using a DAF pilot unit tests were performed for different variations in the height of the contact zone entrance (he) of the flotation chamber to obtain different values of velocity in the contact zone entrance. In this phase two different conditions of coagulation were investigated yielding good results: 1st condition: application of 42.5 mg/L of 'AL IND.2'('SO IND.4')IND.3' and pH 6.35 '+ OR -' 0.05, which resulted in zeta potential of positive particles around +10 mV, and 2nd condition: application of 22.5 mg/L 'AL IND.2'('SO IND.4')IND.3' and pH 6.40 '+ OR -' 0.05, which resulted in zeta potential of particles near zero. The tests were monitored and the residual values of turbidity and apparent color were compared. In all experiments, the hydraulic surface loadings were kept in narrow bands of values (in the contact zone equal to 180 '+ OR -' 4 m/h and in the clarification zone, equal to 184 '+ OR -' 4 m/d). It was verified that the best residual results of the parameters monitored were obtained for the 1st condition with 0.66 NTU turbidity and apparent color equal to 2 uC (efficiencies of 90.5 and 93.9%, respectively). The results showed that for the range of values of velocity in the contact zone entrance between 62.2 and 12432.4 m/h little influence of this parameter was observed on the clarification efficiency process by flotation for both coagulation conditions investigated. However, as the range of values between 124.3 and 180.2 m/h provided the best flotation conditions, such a range should be adopted for the designs of rectangular DAF units.
 
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KISNERMAIA.pdf (4.32 Mbytes)
Publishing Date
2010-11-23
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • Maia, K. A., Reali, M.A.P., and PIOLTINI, A. The influence of the water velocity at the entrance of the contact zone on the performance of a DAF pilot plant. In The 6th International Conference on Flotation for Water and Waste Water Systems, New York, 2012. Proceedings of The 6th International Conference on Flotation for Water and Waste Water Systems.New York : IWA, 2012.
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