Tudo que você precisa saber sobre câmara de mistura no tratamento de água

Tudo que você precisa saber sobre câmara de mistura no tratamento de água

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O processo de coagulação, floculação se inicia na câmara de mistura rápida. O objetivo da câmara de mistura  é criar condições para que em poucos segundos, o coagulante seja uniformemente distribuído por toda a massa d’água.

Nesta câmara tem-se uma agitação muito intensa, promovida por agitadores, ou devido à própria hidrodinâmica em alguma parte da ETA.

Vamos então conhecer alguns tipos de câmaras de misturas e como funcionam?

1. Câmara de Mistura Rápida

O sulfato de alumínio ao ser colocado em contato com a água hidrolisa-se quase que instantaneamente, e o produto de hidrólise resultará em determinados compostos (hidróxidos insolúveis ou formas poliméricas) que propiciarão a floculação.

Portanto, esta reação deve se desenvolver homogênea e continuamente e em tempo muito reduzido.

O local, com certas condições, e onde se aplica o coagulante é denominado câmara de mistura rápida.

1.1. Câmara de Mistura Rápida Hidráulica

Utilizam-se do fenômeno denominado ressalto hidráulico – brusca sobre-elevação da superfície livre do líquido, que ocorre na passagem de regime rápido a lento, acompanhada de agitação e grande perda de energia.

camara de mistura rápida
Câmara de mistura rápida hidráulica
calha parshall
Calha parshall

 

1.2. Câmara de Mistura Rápida Mecanizada

Utilizam energia produzida por dispositivos eletromecânicos para produzir a dispersão do coagulante.

Utilizam-se agitadores mecanizados, podendo ser utilizados turbinas, hélices, rotores ou paletas giratórias.

câmara de mistura mecanizada
Câmara de mistura mecanizada
floculador
Câmara de mistura tipo turbina

2. Câmara de Mistura Lenta

Uma vez efetuada uma mistura eficiente, os flocos inicialmente microscópicos, tendem a se desenvolver até um tamanho e peso específico adequados para sua posterior decantação.

Isto se obtém por meio de uma agitação suave de modo a promover o contato entre os flocos, os quais, aderindo uns aos outros, adquirem condições de decantação.

O processo que permite a obtenção dessas condições chama-se floculação e o tanque em que se realiza é chamada de câmara de mistura lenta ou floculador.

Para se conseguir resultados satisfatórios na floculação, deve fornecer energia suficiente para a formação de flocos compactos e não utilizar valores relativamente altos de gradiente de velocidade (G), para que as forças de cisalhamento não causem a destruição dos flocos já formados ou em formação.

Sendo assim, é conveniente o emprego de valores de G inferiores aos da mistura rápida e que a floculação seja escalonada com valores de G decrescente (no início da floculação, G no máximo de 100 s-1; no fim do processo, o gradiente deve ser superior a 10 s-1).

2.1. Câmara de Mistura Lenta Hidráulica

São sistemas providos de chicanas em que a água efetua um movimento sinuoso.

As mudanças de direção efetuadas pela água em cada extremidade das chicanas produzem turbulência, provocando contato entre as partículas e consequentemente, a floculação.

camara lenta

camara lenta
Câmara de mistura lenta tipo chicanas

2.2 Câmara de Mistura Lenta Mecânica

Utiliza energia fornecida por agitadores acionados por sistema eletromecânico.

Há um agitador para cada câmara ou compartimento, sendo possível regular a agitação fornecida à água através de um deles, mudando o gradiente de velocidade da forma que se desejar.

floculador

floculador mecanico
Câmara de mistura lenta mecanizada

Na tabela abaixo, você conhecerá as vantagens e desvantagens dos floculadores mecânicos e hidráulicos:

Tipo Vantagens Desvantagens
Hidráulico . Fluxo quase totalmente pistão, tempo real de permanência igual ao teórico;
. Não requer equipamento e nem energia elétrica;
. Ideal para instalações de pequeno porte.
. Impossível alterar a velocidade de agitação (gradiente);
. Ocupam espaço considerável.
Mecânico . Formação de flocos mais densos, quando se usa maior energia de agitação;
. Possibilidade de mudança da velocidade de agitação de acordo com a necessidade do tratamento;
. Agitação constante e homogênea.
. Dependência de equipamentos;
. Consumo de energia elétrica;
. Maior porcentagem de curto-circuito.

Alguns pontos importantes

1. Equilíbrio nas reações químicas

  • O sulfato de alumínio reage com a alcalinidade natural da água (CaHCO3)2 na proporção de 1g de sulfato de alumínio (Al2SO4)3.18H2O para cada 0,45g de alcalinidade em CaCO3.
  • O sulfato de alumínio reage com a cal hidratada (CaOH2) na proporção de 1g de sulfato de alumínio (Al2SO4)3.18H2O para cada 0,25g de Cal como CaO2.
  • O sulfato de alumínio reage com a barrilho (Na2Co3) na proporção de 1g de sulfato de alumínio (Al2SO4)3.18H2O para cada 0,48g de Na2CO3.

2. Sistemas de floculação mecânico

Os mais comuns são os de paleta de eixo vertical e do tipo turbina.

Ambos devem ser calculados para movimentar toda a massa líquida contida na câmara de forma constante e homogênea para fornecer a energia de ligação necessária para agregar as partículas.

Seus gradientes de mistura são os mesmos do modelo hidráulico e os tempos de retenção ou detenção recomendadas devem ficar entre 30 e 40 minutos.

3. Sistemas de floculação hidráulico

Os modelos hidráulicos podem ser chicanados, onde o caminho da água tanto pode ser misto (vertical e horizontal) como apenas vertical ou horizontal.

Os gradientes de floculação ocorrem nas passagens de uma câmara para outra sempre com velocidades iguais ou decrescentes.

Os gradientes normalmente são da ordem de 20 a 100 G/s-1 e o tempo de retenção ou detenção recomendado nesta fase deverá ficar entre 20 e 30 minutos.

4. Cálculo do tempo de detenção (Td)

Td (min) = Volume do tanque em m3

                 Vazão e m m3/minuto

5. Cálculo do Gradiente de Velocidade (G)

O gradiente de velocidade (G) fornece indicação de energia específica (energia por unidade de volume) aplicada à água, com fins de mistura ou floculação.

Em sistemas mecânicos o gradiente de velocidade pode ser calculado através da fórmula:

Onde:

  • G = gradiente de velocidade (s-1)
  • P = potência aplicada à água (Kgf.m/s2)
  • µ = viscosidade absoluta da água (kgf.s/m2)
  • V = volume da câmara de processo (m3)

Em sistemas hidráulicos, G é calculado pela fórmula:

Onde:

  • G = gradiente de velocidade (s-1)
  • 𝜸 = peso específico da água (kgf/m3)
  • µ = viscosidade absoluta da água (kgf.s/m2)
  • t = tempo de detenção (s)
  • hp = perda de carga

Recomenda-se que na câmara de mistura rápida seja obtido gradiente de velocidade o menor possível economicamente, nunca inferior a 1000 s-1, e um tempo de mistura inferior a 1 segundo, preferencialmente menor de 0,5 segundo.

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