Avaliação da eficiência de sedimentação em função da resistência, ruptura e recrescimento de flocos obtidos a partir de água com turbidez elevada

Evaluation of sedimentation efficiency as a function of resistance, rupture and regrowth of flakes obtained from water with high turbidity

dc.contributorOliveira, André Luiz de
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/3759700277755565
dc.contributorAmaral, Fábio Augusto do
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/7993900569181366
dc.contributorPaiva, Ed Carlo Rosa
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/8015791628495184
dc.creatorSilva, Lorena Miranda de Almeida
dc.date2020-04-16T21:47:07Z
dc.date2020-04-16T21:47:07Z
dc.date2018-12-19
dc.date.accessioned2023-09-28T20:45:59Z
dc.date.available2023-09-28T20:45:59Z
dc.identifierSILVA, Lorena Miranda de Almeida. Avaliação da eficiência de sedimentação em função da resistência, ruptura e recrescimento de flocos obtidos a partir de água com turbidez elevada. 2018. 104 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.3311
dc.identifierhttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29206
dc.identifierhttp://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.3311
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9057904
dc.descriptionThe purpose of this work was to evaluate the sedimentation efficiency as a function of the resistance, rupture and regrowth of floc obtained from water with high turbidity using sodium aluminate as a chemical coagulant. The coagulation, flocculation and decantation processes were simulated in Jar Test bench equipment. The study water was produced with the addition of kaolinite in distilled water, providing turbidity of 50 UNT. The first stage of the research consisted of producing coagulation / flocculation diagrams for sedimentation speeds (Vs) of 5; 2.5; 1 and 0.5 cm / min and determined the ideal coagulant dosage pair x coagulation pH favorable to the removal of turbidity. The coagulant dosage adopted for the next step was 70 mg / L, which allowed a removal greater than 97% for a pH range of 8.23 ± 0.05. In the second stage of the research, the flocculation was monitored by a non-intrusive methodology based on the acquisition of images of the floc in the plane of light incident in the jar established by laser. In which the influence of rupture and regrowth on the sedimentability of the floc was evaluated. It started with a fast mixing time of 10 s and a mixing gradient of 800 s-1, followed by flocculation for different speed gradients (Gf = 20, 30, 40, 50 and 60 s-1), in independent experiments, with flocculation time of 20 min. Subsequently, induced rupture was performed, for 10 s, for two rupture speed gradients (Gq = 80 and 200 s-1), and immediately, for refloculation, the initial condition of each of the used flocculation gradients was reestablished, with reflux time of 20 min. Finally, both in the flocculation and refloculation stages, sample collections were performed for the same Vs as in the first stage, in order to assess the efficiency of turbidity removal. The computational treatment of the images was performed with the aid of the free software ImageJ J1.51 to obtain the particle size distribution (DTP) and parameter β, representative of the DTP; evolution of the stable diameter (d) to analyze the recovery of the floc size and recovery ratio (RR); evaluation of the strength factor (FR) and the theoretical value of the floc strength (local tension - σ). It was concluded that higher velocity gradients are responsible for generating a DTP with a higher concentration of particles in the smaller diameter classes, a behavior confirmed by the study of parameter β and parameter d. Conversely, FR and σ have increasing trends in response to the rise in the speed gradient. After induced rupture, the flocs lost their ability to recover their initial size, so that the higher the Gq, the lower the recovery, regardless of Gf. In the same way, the removal of turbidity was compromised by the elevation of Gf, as well as after undergoing induced rupture, so that the increase in Gq further promoted the loss of removal efficiency. Therefore, the increase in Gf is more expressive in the sedimentation changes of the flocs than the intensity of Gq. For lower sedimentation speeds, the removal efficiency was more affected by the elevation of the flocculation gradient than by the interference of the induced rupture the flocs process. In general, the best results were shown for the 20 s-1 flocculation gradient.
dc.descriptionCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.descriptionDissertação (Mestrado)
dc.descriptionA proposta deste trabalho foi a avaliação da eficiência de sedimentação em função da resistência, ruptura e recrescimento de flocos obtidos a partir de água com turbidez elevada utilizando-se aluminato de sódio como coagulante químico. Os processos de coagulação, floculação e decantação foram simulados em equipamento de bancada Jar Test. A água de estudo foi produzida com adição de caulinita em água destilada, proporcionando turbidez de 50 UNT. A primeira etapa da pesquisa consistiu em produzir diagramas de coagulação/floculação para as velocidades de sedimentação (Vs) de 5; 2,5; 1 e 0,5 cm/min e determinar o par ideal de dosagem de coagulante x pH de coagulação favorável à remoção de turbidez. A dosagem de coagulante adotada para a etapa seguinte foi de 70 mg/L, que permitiu uma remoção superior a 97% para uma faixa de pH de 8,23 ± 0,05. Na segunda etapa da pesquisa, o acompanhamento da floculação foi feito por metodologia não intrusiva a partir da aquisição de imagens dos flocos em plano de luz incidente no jarro estabelecido por laser, na qual foi avaliada a influência da ruptura e recrescimento na sedimentabilidade dos flocos. Iniciou-se com tempo de mistura rápida de 10 s e gradiente de mistura de 800 s-1, seguida da floculação para diferentes gradientes de velocidade (Gf = 20, 30, 40, 50 e 60 s-1), em experimentos independentes, com tempo de floculação de 20 min. Posteriormente, realizou-se ruptura induzida, por 10 s, para dois gradientes de velocidade de ruptura (Gq = 80 e 200 s-1) e, imediatamente, para refloculação, foi reestabelecida a condição inicial de cada um dos gradientes de floculação utilizados, com tempo de refloculação de 20 min. Por fim, tanto na etapa de floculação quanto de refloculação, foram realizadas coletas de amostras para as mesmas Vs da primeira etapa, de forma a avaliar a eficiência de remoção de turbidez. O tratamento computacional das imagens foi realizado com o auxílio do software livre ImageJ J1.51 para obtenção da distribuição do tamanho de partículas (DTP) e parâmetro β, representativo da DTP; evolução do diâmetro estável (d) para análise da recuperação do tamanho do floco e razão de recuperação (RR); avaliação do fator de resistência (FR) e do valor teórico de força do floco (tensão local - σ). Concluiu-se que maiores gradientes de velocidade são responsáveis por gerar uma DTP com maior concentração de partículas nas classes de menor diâmetro, comportamento este, confirmado pelo estudo do parâmetro β e do parâmetro d. Inversamente, o FR e a σ possuem tendências crescentes em resposta à elevação do gradiente de velocidade. Após ruptura induzida, os flocos perderam capacidade de recuperação total do tamanho, de forma que, quanto maior o Gq, menor foi a recuperação, independente do Gf. Da mesma maneira, a remoção da turbidez ficou comprometida pela elevação do Gf, bem como após sofrer ruptura induzida, de modo que o aumento do Gq promoveu ainda mais a perda da eficiência de remoção. Portanto, o aumento do Gf é mais expressivo nas alterações de sedimentabilidade dos flocos que a intensidade do Gq. Para menores velocidades de sedimentação, a elevação do gradiente de floculação foi mais comprometedora para a eficiência de remoção se comparada ao processo de ruptura induzida dos flocos. De forma geral os melhores resultados foram obtidos para o gradiente de floculação 20 s-1.
dc.formatapplication/pdf
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândia
dc.publisherBrasil
dc.publisherPrograma de Pós-graduação em Engenharia Civil
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/
dc.subjectcoagulação
dc.subjectcoagulation
dc.subjectfloculação
dc.subjectflocculation
dc.subjectfloco
dc.subjectfloc
dc.subjectruptura de floco
dc.subjectrupture of floc
dc.subjectrecrescimento de flocos
dc.subjectregrowth of flocs
dc.subjectresistência do floco
dc.subjectresistance of flocs
dc.subjectsedimentação
dc.subjectsedimentation
dc.subjectturbidez
dc.subjectturbidity
dc.subjectaluminato de sódio
dc.subjectsodium aluminate
dc.subjectengenharia civil
dc.subjectcivil engineering
dc.subjectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::TRATAMENTO DE AGUAS DE ABASTECIMENTO E RESIDUARIAS
dc.titleAvaliação da eficiência de sedimentação em função da resistência, ruptura e recrescimento de flocos obtidos a partir de água com turbidez elevada
dc.titleEvaluation of sedimentation efficiency as a function of resistance, rupture and regrowth of flakes obtained from water with high turbidity
dc.typeDissertação


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