2)
A sedimentação é um exemplo muito importante do uso de processo de separação de misturas que ocorrem nas Estações de Tratamento de Água (ETA). Na floculação, que é a etapa anterior, adicionam-se à água que será tratada substâncias coagulantes, como o sulfato de alumínio
, que forma flocos com as partículas de sujeira da água. Para separá-los, a água vai para os decantadores onde esses flocos sedimentam-se ou afundam pela ação da gravidade. o lodo gelatinoso que se acumula no fundo dos tanques é periodicamente removido pela parte inferior. Na parte superior, a água, praticamente sem flocos, transborda para outros tanques menores e menos profundos para seguir com as outras etapas do tratamento. Diante disso, foi realizado um estudo sobre a possibilidade da utilização de um sedimentador com 20 m de diâmetro e 5 m de altura para o tratamento de água potável. Para esse estudo foram realizados ensaios de proveta a
e os resultados encontra-se na tabela abaixo. Pede-se: Calcular a capacidade do sedimentador (
) para as seguintes condições operacionais:
a concentração de sólidos na alimentação e 16.5 g/l a concentração de sólidos no lodo, densidade do sólido:
:
0
2,5
5
10
15
20
30
50
70
30
26,5
23,2
16,6
13,5
12,4
11,2
10,4
10,2
OBS1: A avaliação levará em consideração a qualidade da resposta e o nivel de aprofundamento, assim evite respostas curtas. A resolução deve estar por completa na prova, com todos os cálculos em detalhes.
OBS2: vocês devem inserir as respostas no campus virtual e também devem anexar a resolução do exercicio à caneta.
|
|
0 | 2,5 | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 50 | 70 |
|
|
30 | 26,5 | 23,2 | 16,6 | 13,5 | 12,4 | 11,2 | 10,4 | 10,2 |
OBS2: vocês devem inserir as respostas no campus virtual e também devem anexar a resolução do exercicio à caneta.
Passo 1
Resumo do enunciado e conteúdo
Temos um sedimentador de diâmetro m e altura
m e queremos saber a vazão máxima de alimentação
(em
) que esse decantador admite quando a concentração de sólidos na alimentação é
,g/L e a concentração de sólidos no lodo é
,g/L. Para isso fazemos um ensaio em proveta, medindo a altura da zona de interface entre água clara e suspensão de sólidos ao longo do tempo
, que nos dá a velocidade de sedimentação inicial. Em clarificadores contínuos, a vazão superficial
não pode exceder essa velocidade de sedimentação, pois caso contrário parte das partículas não se assentaria.
Temos um sedimentador de diâmetro
Passo 2
Cálculo da área de decantação
A seção transversal do tanque é um círculo de diâmetro ,m, logo
A seção transversal do tanque é um círculo de diâmetro
Passo 3
Determinação da velocidade de sedimentação inicial
Do ensaio em proveta, entre e
,min a altura da interface cai de
,cm para
,cm, ou seja
,cm em
,min. A velocidade média nessa fase é
Do ensaio em proveta, entre
Passo 4
Conversão de unidades para
Transformando para metros por hora:
Transformando para metros por hora:
Passo 5
Cálculo da vazão de projeto
Como na zona clara a velocidade da água para cima não pode exceder a velocidade de sedimentação de ,m/h, temos
Como na zona clara a velocidade da água para cima não pode exceder a velocidade de sedimentação de
Resposta
A capacidade do sedimentador é aproximadamente