Influência da ação combinada do movimento inercial e da sedimentação diferencial no tamanho dos agregados na floculação e sedimentação

Abstract

Durante a floculação mecanizada, o gradiente médio de velocidade (Gf) pode ser controlado de modo a formar agregados compatíveis com as unidades de separação sólido/líquido nas estações de tratamento de água, conferindo flexibilidade operacional ao sistema. Os ensaios de bancada auxiliam na definição da melhor condição de coagulação e floculação, permitindo inclusive o controle da agitação (floculação ortocinética) e do tempo de detenção hidráulica. Todavia, não são conhecidos todos os efeitos secundários da formação dos agregados decorrentes do transporte inercial e da sedimentação diferencial. O presente trabalho buscou monitorar a influência combinada desses dois efeitos na formação dos agregados, por meio de técnica não intrusiva de captura de imagem associada a técnica PIV (Particle Image Velocimetry). Foi possível verificar que o movimento inercial apresenta uma predominância na influência da formação dos agregados do momento em que é cessada a agitação mecânica (Gf de 20s-1) até 5,5 ± 0,5 minutos, a partir do qual os agregados passam a ser modificados predominantemente pela sedimentação diferencial. Por meio da análise dos agregados foram observados dois momentos de crescimento no comprimento dos agregados, o primeiro momento ocorreu entre os dois primeiros minutos e o segundo momento ocorreu durante os minutos quatro e seis de sedimentação, quando ocorre a provável transição entre mecanismos investigados.

ii Abstract The velocity gradient can be controlled for aggregates formation during flocculation, so that aggregates can be subsequently removed in solid/liquid separation units. The batch assays help in finding the optimal coagulation and flocculation conditions, making possible to change gradient velocities and hydraulic detention time. Nevertheless, the secondary effects as result of inertial and differential sedimentation transport over aggregates are not known. Therefore, this paper aims to present the combined effect of inertial transport over aggregates, using nonintrusive image technique and particle image velocimetry (PIV). The inertial transport plays an important role in the beginning, just after paddles are turned off. After this, differential sedimentation acts to modify aggregates. Two distinct moments were observed, from when aggregates size have been modified after flocculation. The first one occurs up to the first two minutes, and the other between four and six minutes, when the transition between mechanisms is likely to happen.