Estudo experimental num modelo reduzido dum sedimentador primário

Abstract

A sedimentação é um processo simples e muito utilizado nas estações de tratamento de águas residuais. A sedimentação primária insere-se no tratamento primário de águas residuais, e consiste um processo físico de separação gravítica, que possibilita a remoção de sólidos em suspensão e coloidais da água residual. A presente dissertação apresenta um estudo experimental do fenómeno da sedimentação, onde se estuda em modelo reduzido a eficiência de remoção de um sedimentador, e se visualiza o escoamento no sedimentador. As dimensões do modelo reduzido foram determinadas através de semelhança hidráulica, utilizando como protótipo sedimentadores reais a funcionar em estações de tratamento de águas residuais. Antes da realização dos ensaios laboratoriais, efetuou-se a visualização do escoamento do modelo reduzido em laboratório, utilizando como traçadores azul de metileno e polipropileno em pó. A visualização do escoamento permitiu concluir que o modelo não estava nivelado e que existiam zonas mortas no interior do sedimentador. Estando o sedimentador perfeitamente nivelado e com a chicana colocada (abertura de 1 cm), não se observou a existência de zonas mortas no seu interior. Para simular a água residual, utilizaram-se soluções aquosas de caulino. Efectuaram-se ensaios para caudais iguais a 0.23, 0.35 e 0.50 L/min, concentrações de caulino iguais a 25, 50 e 100 mg/L, e para chicanas a 1, 2 e 3 cm de distância em relação ao fundo do sedimentador e também sem utilização da chicana. A maior eficiência de remoção do sedimentador observou-se para a chicana colocada a 1 cm de distância em relação ao fundo. Para a mesma configuração geométrica, a maior eficiência de remoção foi observada para um caudal igual a 0.23 L/min e uma concentração de caulino de 100 mg/L. Em comparação com os sedimentadores reais, que apresentam eficiências de remoção de cerca de 20 % a 40 % de sólidos suspensos, o modelo reduzido em laboratório apresenta eficiências entre de 17 % a 39 %.

Sedimentation is a simple and widely used treatment operation in wastewater treatment plants. Primary sedimentation is one of the possible operations in the primary treatment of wastewater and consists in a physical treatment process that uses gravity to remove suspended and colloidal solids from wastewater. This dissertation describes an experimental study of the sedimentation phenomenon, in which the removal efficiency in a reduced model of a sedimentation tank is studied and the flow is visualized. The dimensions of the reduced model were determined by hydraulic similitude, using as prototype real sedimentation tanks used in wastewater treatment plants. Before the lab experiments, the flow in the reduced model was visualized, using methylene blue and dust of polypropylene as tracers. The observation of the flow allowed to conclude that the model was not leveled and that there were dead areas inside the sedimentary tank. When the sedimentation tank was perfectly leveled and the baffle was placed (1 cm slot), no dead areas in the interior were seen. In order to simulate the waste water, aqueous solutions of kaolin were used. Testing was done with flow rates equal to 0.23, 0.35 and 0.50 L/min; kaolin concentrations equal to 25, 50 and 100 mg/L; with a baffle located at distances from the sedimentation tank’s bottom equal to 1, 2 and 3 cm; and also without using the baffle. The removal of the sedimentation tank with the baffled placed at 1cm from the bottom has proved to be the most efficient. In the same geometrical configuration, the highest efficiency in the removal was observed for a flow rate equal to 0.23 L/min and a kaolin concentration of 100 mg/L. In comparison with real sedimentation tanks that have suspended solids removal efficiency between 20 % and 40 %, the model presented efficiency between 17 % and 39 %.