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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.18.2013.tde-06062013-113030
Documento
Autor
Nome completo
André Pioltine
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2013
Orientador
Banca examinadora
Reali, Marco Antonio Penalva (Presidente)
Além Sobrinho, Pedro
Daniel, Luiz Antonio
Isaac, Ricardo de Lima
Monteggia, Luiz Olinto
Título em português
Influência do tamanho de partículas floculadas na eficiência da clarificação de águas para abastecimento por flotação
Palavras-chave em português
Água de abastecimento
Análise de imagens
Floculação
Flotação por ar dissolvido
Resumo em português
A presente pesquisa teve por objetivo a investigação da influência do tamanho de partículas floculadas na eficiência da clarificação de águas para abastecimento por flotação por ar dissolvido (FAD) com o emprego de método e equipamento para a aquisição e análise de imagens especialmente desenvolvidos, tendo em vista à caracterização da distribuição de tamanho de flocos e microbolhas de ar, bem como, o estudo dos aglomerados bolhas-floco (em termos de número de microbolhas de ar aderidas e velocidade ascensional) presentes no processo de flotação e comparação dos dados experimentais àqueles obtidos em simulação com o emprego do modelo matemático proposto por Reali (1991). Os ensaios foram realizados com água sintética (turbidez de 7,5±0,2 NTU; cor aparente de 38±1 uC; alcalinidade de 29,8±0,6 mg'CA'CO IND.3'/L; condutividade de 59,3±0,8 'mü'S/cm; UV254nm de 0,128±0,004 'CM POT.-1'), a qual foi coagulada com a aplicação de 1,9 mg/L de 'AL POT. 3+' (pH de 6,6±0,05) e divididos em duas Fases: Fase 1 - ensaios preliminares realizados em escala de laboratório, com o emprego do flotateste; Fase 2 - ensaios realizados em unidade piloto de flotação. Os resultados alcançados demonstraram que: i) a distribuição de tamanho de partículas floculadas influenciou diretamente a clarificação por flotação da água em estudo, sendo que as melhores condições de floculação foram aquelas que conduziram à formação, em sua maioria, de partículas floculadas com diâmetro médio de Feret acima de 300 'mü'm; ii) os menores valores residuais dos parâmetros analisados na água em estudo foram alcançados com o emprego do tempo de floculação de 17 min, entretanto a FAD foi capaz de operar também com boa eficiência com a utilização de tempo de floculação de 10 min; iii) o método e equipamento desenvolvidos nesta pesquisa para a aquisição e análise de imagens demonstraram constituir importantes ferramentas para a obtenção das distribuições de tamanho de flocos e microbolhas de ar, bem como, para a determinação do número de microbolhas de ar aderidas às superfícies dos flocos e da velocidade ascensional dos aglomerados bolhas-floco gerados no processo de flotação; iv) mesmo com as diversas simplificações adotadas no desenvolvimento do modelo matemático analisado e considerando as condições experimentais utilizadas nesta pesquisa, foi possível verificar para a água em estudo e para as condições operacionais empregadas nesta pesquisa, que a modelação matemática proposta por Reali (1991) foi capaz de fornecer subsídios para uma adequada estimativa do número de microbolhas de ar aderidas aos flocos, bem como, das velocidades ascensionais dos aglomerados bolhas-floco.
Título em inglês
Influence of flocculated particles size on the efficiency of water supply clarifying by flotation
Palavras-chave em inglês
DAF modelling
Dissolved air flotation
Flocculation
Image analysis
Water supply
Resumo em inglês
The goal of this research was to investigate the flocculated particles size distribution influence on the dissolved air flotation (DAF) efficiency. Special image acquisition method and equipment were used to characterize the flocculated particles and air microbubbles size distribution, as well as, the clusters (in terms of microbubbles number adhered and rise velocity) in the contact zone outlet of the DAF unit. Besides that, the experimental results were compared with those obtained from the DAF modeling proposed by Reali (1991). The trials were carried out with synthetic water (temperature of 26.0 ± 0.5oC; turbidity of 7.5±0.2 NTU; apparent color of 38±1 CU; alkalinity of 29.8±0.6 mg'CA''CO IND.3'/L; conductivity of 59.3±0.8 'mü'S/cm; UV254nm of 0.128±0.004 'CM POT.-1'), that it was coagulated by applying 1.9 mg/L of 'AL POT.3+' (22.5 mg/L alum). The trials were divided into two phases: Phase 1 - preliminary tests carried out in laboratory facilities (flotatest); Phase 2 - tests carried out in pilot facilities (DAF pilot unit). The results showed that: i) the flocculation conditions interfered directly on the efficiency of DAF process, and the best flocculation conditions were those that conducted to formation of flocculated particles size with Feret mean diameter above 300 'mü'm; ii) the best results were obtained applying flocculation time of 17 min, however, DAF was also capable of operating with a satisfactory efficiency when applying flocculation time of 10 min; iii) the special image acquisition method and equipment developed in this research proved to be a important tool to characterize the flocculated particles and air microbubbles size distribution, as well as, the number of air microbubbles adhered to the flocs surface and the clusters rise velocity; iv) the DAF modeling developed by Reali (1991) provided a reliable prediction of the microbubbles number adhered to the flocs surface, as well as, the clusters rise velocity.
 
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Data de Publicação
2013-06-11
 
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  • PIOLTINI, A., e REALI, M. A. P. Influência do tamanho de flocos e da concentração de ar dissolvido na eficiência da flotação. Engenharia Sanitária e Ambiental, 2014.
  • 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.
  • PIOLTINI, A., and Reali, M.A.P. Evaluation of the effect of the floc size and of the dissolved air concentration on the performance of a DAF unit. 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.
  • PIOLTINI, A., and Reali, M.A.P. Influence of Flocculated Particles Size on the Efficiency of Dissolved Air Flotation. In 8th IWA Leading-Edge Conference on Water and Wastewater Technologies, Amsterdam, 2011. Proceedings of the 8th IWA Leading-Edge Conference on Water and Wastewater Technologies.London : International water association-IWA, 2011.
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