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Avaliação da sensibilidade da função de distribuição de tamanho de partícula durante a floculação

Resumo

Neste artigo, buscou-se avaliar a sensibilidade da função contínua de distribuição de tamanho de partículas (DTP) diante da modificação decorrente da floculação. Para tal, foram investigadas seis configurações discretas, subdivididas em 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10 e 15 classes de tamanho. As configurações investigadas diferem na frequência de partículas presentes por faixa de tamanho e no comportamento, sendo este monotônico ou unimodal. O ajuste da função contínua na forma linearizada aos dados discretos foi avaliado por meio do coeficiente de determinação (R2 ). O coeficiente de potência da função (β) e o centro de massa (C.M) da distribuição foram tomados como representativos da DTP para a análise de sensibilidade, realizada por meio do estudo da correlação múltipla entre as variáveis. Experimentos em escala de bancada foram conduzidos visando a avaliar a simulação. Os resultados demonstraram que os parâmetros β e C.M foram sensíveis às variações da DTP, todavia os ajustes das funções para distribuições unimodais carecem de aprimoramento.

Introdução

As suspensões aquosas contêm partículas em todas as faixas de tamanho, coexistindo em todos os incrementos, independentemente da amplitude e das subdivisões. Muitos dos poluentes da água estão na forma de partículas, ou deverão ser convertidos em partículas antes de sua separação durante as etapas de tratamento (LAWLER, 1997).

É estreita a relação entre a tecnologia de tratamento e a distribuição de tamanho de partículas (DTP), tal como apresentado por Wiesner, O’Melia e Cohon (1987). Assim, o aprimoramento dos processos e das operações de tratamento de água depende fortemente do conhecimento sobre os fenômenos e suas escalas, as quais são intrinsecamente relacionadas ao tamanho das partículas.

Para Tchobanoglous (1995), a avaliação direta das dimensões e estruturas das partículas constitui importante ferramenta para projeto e operação de sistemas de tratamento. Desse modo, a medição direta de uma propriedade da partícula, tal como sua dimensão característica, em substituição ou em complemento às análises indiretas, pode colaborar para o entendimento e aprimoramento das operações e dos processos envolvidos no tratamento de água (SANTOS et al., 2004), os quais são majoritariamente dependentes da etapa de floculação.

Particularmente, a floculação é uma operação que tem por finalidade modificar a distribuição de tamanho de partículas desestabilizadas, aumentando a fração de partículas de maior tamanho, por meio da dissipação de energia na massa líquida em condições controladas. Tal aumento favorece a remoção do material particulado em unidades de separação subsequentes. Tradicionalmente, o desempenho da floculação é avaliado indiretamente pela medida de turbidez, todavia sua análise deve ser realizada por meio de medida direta e independente, por meio da DTP.

A modificação da DTP durante a floculação pode ser acompanhada por uma função contínua, ajustada a partir das frações discretas medidas por faixa de tamanho (MORUZZI et al., 2016). A distribuição de frequência do número de partículas F(dp ) apresentada por Crittenden (2005) pode ser expressa como a razão entre a variação incremental do número de partículas, dN, e a correspondente variação incremental no tamanho, d(dp), representada pela Equação 1.

(…)

Autores: Rodrigo Braga Moruzzi e André Luiz de Oliveira.

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