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Decantação Lamelar: Design compacto, com eficácia de gigantes

Publicado em 07/06/2016 às 14:07:15

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Alta eficiência e tamanhos compactos são importantes diferenciais quando o assunto é soluções para o tratamento de água e efluentes. Reunindo estas duas características, e contando ainda com fácil instalação e baixa manutenção, o decantador lamelar se apresenta como uma opção vantajosa para as estações de tratamento.

A decantação lamelar é um processo natural de separação de sólidos suspensos, considerado de alta taxa, pois utiliza forças gravitacionais para separar partículas de densidade superior a da água. Trata-se de um processo dinâmico de separação, no qual a velocidade de escoamento do fluido influencia na eficiência de deposição das partículas. Esse processo é condicionado, diretamente, pelo tamanho e peso das partículas, bem como pelas características da unidade de sedimentação.

“A sedimentação com módulos lamelares é um processo de depuração de tipo mecânico que permite reduzir significativamente a superfície de separação água / lodo. A superfície da sedimentação destes decantadores compactos é dada por um conjunto de placas paralelas dispostas obliquamente”, explica Paolo Lanata, diretor da Ravagnan do Brasil.

O equipamento foi desenvolvido com base de teoria de Osborne Reynolds (1842-1912), um físico e engenheiro Irlandês, nascido em Belfast, conhecido pelos seus trabalhos no campo da hidráulica e da hidrodinâmica, e que por meio de suas pesquisas chegou ao “número de Reynolds” (Re), que é um número adimensional usado em mecânica de fluidos para cálculos de regime de escoamento dentro de sistemas tubulares ou placas paralelas. “A aplicação do ‘número de Reynolds’ no desenvolvimento dos decantadores lamelares tornou possível o dimensionamento de equipamentos muito compactos e com alta eficiência de decantação”, afirma o engenheiro da Tecitec, Roberto Roberti Jr.

Os decantadores lamelares foram utilizados inicialmente para o tratamento de água. Nesse processo o equipamento tem como principal função promover a sedimentação de partículas formadas na etapa de coagulação/floculação, removendo assim os sólidos que são indesejados ao processo subsequente que é a filtração. “Os decantadores lamelares ou laminares apresentam fluxos ascendentes ou horizontais e representam uma nova tendência para o polimento de Estações de Tratamento de Esgoto (ETE), pois aumentam a área de decantação podendo, assim, aumentar o fluxo em cada reator sem afetar a eficiência do processo”, diz Diego Domingos da Silva, responsável pela engenharia de produtos da unidade de negócios da Mizumo.

Pode-se dizer que os decantadores lamelares vieram para substituir os antigos tanques de decantação, ocupando apenas um décimo de suas áreas, diminuindo muito o espaço ocupado pelas Estações de Tratamento de Água (ETAs) e ETEs. “O equipamento tornou muito mais viável economicamente a implantação de sistemas de tratamento, sem perder a eficiência do processo global”, destaca Roberto Roberti, engenheiro da Tecitec.

Ao adquirir um decantador lamelar é preciso solicitar informações sobre a taxa de aplicação, vazão, tempo de residência e outros dados de processo e conferir com a sua necessidade. ”É importante dar preferência também para materiais de fabricação, não corrosivos, tais como o Polipropileno”, indica o engenheiro da Tecitec.
Além disso, deve-se verificar se os equipamentos estão bem fixados de forma a evitar que se desprendam durante o processo de sedimentação e analisar possíveis entupimentos e necessidade de sua lavagem. “Deve ser observada a inclinação das lamelas, pontos de fixação da lamela nos decantadores, área superficial de sedimentação (critérios de dimensionamento) e material de construção das lamelas”, explica o porta-voz da Nova Opersan, Franco Hamilton Harada.

Como funciona?

Os decantadores lamelares são unidades de tratamento secundário, utilizados em processos de tratamento de efluentes. Nesse processo, sua principal função é a retirada de sólidos formados durante a remoção dos poluentes presentes nos efluentes. “Os processos utilizados para o tratamento de efluentes, e que precedem a etapa de decantação lamelar, podem ser biológicos, físicos, físico-químicos ou uma combinação desses. Os sólidos (lodo) gerados nesses processos são retirados na etapa de decantação, pois não podem ser lançados no meio ambiente”, comenta Diego Domingos.

Os decantadores lamelares são tanques cilíndricos ou prismáticos e, em seu interior, são instalados placas ou tubos paralelos, que têm como principal função o aumento da superfície de decantação, possibilitando, assim, a aplicação de maiores taxas de escoamento superficial.

No equipamento, o fluxo do fluido, em sua maioria, é ascendente e à medida que o fluido passa pelas lamelas, as partículas de maior densidade “escorregam” pelas lamelas em sentido oposto ao do fluido e acabam se depositando no fundo do decantador. “As lamelas têm a forma de colmeias e o fluido contendo os flocos de lodo passam pelos canais do decantador lamelar sedimentando o lodo em cada canal.

Os decantadores lamelares são empregados em todos os processos onde haja geração de lodo e sua necessidade de remoção (por exemplo, em decantadores primários e secundários), principalmente onde um limitante é a área disponível para construção de decantadores convencionais e não lamelares”, orienta Franco Harada.
Os módulos lamelares são utilizados para potenciar os decantadores biológicos existentes; decantação de lodo químico-físico; decantação de lodo biológico; precipitação de hidratos metálicos; tratamento de águas pluviais (primeira chuva) e separação de óleos.
“É importante salientar que os parâmetros de dimensionamento dos decantadores lamelares, tais como espaçamento entre placas, inclinação e comprimento das placas, são preconizados pela NBR 12209/2011 que trata da ‘elaboração de projetos hidráulico-sanitários de estações de tratamento de esgotos sanitários’”, lembra Diego Domingos.

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Vantagens e desvantagens

A principal vantagem dos decantadores lamelares é a possibilidade da aplicação de maiores taxas de escoamento superficial, tendo como principal consequência a redução do tamanho desses decantadores, quando comparados a decantadores convencionais. “Para tratar uma mesma vazão de fluido, os decantadores lamelares ocupam uma menor área em relação ao decantador convencional”, ressalta Diego Domingos.

Além do design compacto, os decantadores lamelares trazem vantagens como alta eficiência na separação sólido – líquido e na remoção de óleo, fácil instalação e baixa manutenção. “Como não existem peças móveis, os custos de operação e manutenção são baixos”, afirma o engenheiro da Tecitec.
Já a principal desvantagem do decantador lamelar, em relação ao decantador convencional, é a relativa dificuldade de se efetuar eventuais reparos ou trocas das placas ou tubos lamelares.

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Outro ponto negativo do equipamento é que ele necessita de um perfeito controle de fluxos de entrada de liquido e sólidos, e a retirada constante dos sólidos, para que seja mantido o equilíbrio do sistema. “A desvantagem reside, em alguns casos, de poder haver o entupimento dos canais da lamela e ser necessária sua limpeza ou desmontagem seguida de limpeza. No entanto, esta operação não é complicada, somente é uma atividade a mais no cotidiano da equipe de operação”, explica Franco Harada.

Como já foi citada, uma das principais vantagens do decantador lamelar é a baixa manutenção. De acordo com Paolo Lanata, se os equipamentos forem bem dimensionados, os gastos com a manutenção chegam a ser inexistentes. “Pode, ocasionalmente, se prever a limpeza dos módulos para impedir a proliferação de algas e de qualquer incrustação”, diz o diretor da Revagnan do Brasil.
Segundo Roberto Roberti, os maiores cuidados que devem ser observados nos decantadores lamelares são em relação aos descartes de sólidos na proporção correta e necessária, e a limpeza interna em geral e principalmente do módulo lamelar.

Lei de Reynods

Cientificamente falando, o decantador lamelar aplica a lei de Reynolds e os conceitos de regime laminar de fluxo, para obter uma resultante vetorial favorável à sedimentação rápida de partículas sólidas, no caso, dos flóculos formados durante o tratamento de águas e efluentes.

Pelo estudo do físico e engenheiro Osborne Reynolds (1842-1912), um líquido em movimento dentro de uma tubulação ou calha, em regime laminar de fluxo (velocidade baixa), observou-se que no centro da tubulação a velocidade é máxima e na parede, a velocidade do líquido é zero. Esta propriedade aliada ao estudo das forças vetoriais pode explicar o funcionamento do decantador de lamelas. Quando um flóculo é levado para cima por dentro do módulo de lamelas, a soma das forças vetoriais (Peso – Empuxo) + (Velocidade) geram um vetor resultante em direção às placas do módulo, fazendo com que o flóculo encoste na placa, onde há velocidade “zero”.

Neste momento o vetor Velocidade é substituído pelo Vetor “Normal” que está a 90° em relação à placa do módulo, e a resultante das novas forças (Peso – Empuxo) + (Normal) é um vetor para baixo, o que faz com que os flóculos sejam arrastados para o fundo do decantador, onde serão adensados e posteriormente retirados para desidratação, normalmente feita em filtros-prensa.

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Mercado

A decantação lamelar é uma tecnologia antiga e consagrada no mercado e essa tecnologia não muda, o que muda é a forma de aplicá-la. “O decantador lamelar pode ser adequado para operar com partículas de diferentes densidades, desde uma lama de fosfato que é considerada leve, passando para o lodo de ETAs e ETEs, consideradas de densidade média, até a sedimentação de resíduos de mineração, considerados de maior densidade. Em cada um destes casos o dimensionamento de um decantador lamelar será diferente, no que diz respeito ao tempo de residência, ao comprimento das lamelas, à taxa de aplicação e outros parâmetros”, indica Roberto Roberti.

Nesse sentido, as principais tecnologias disponíveis no mercado dizem respeito à geometria dos tubos de decantação. “Algumas empresas utilizam tubos retangulares para a aplicação em decantadores lamelares; outras empresas utilizam tubos cuja base é triangular, o que promove a migração dos sólidos para o canal formado pelo perfil triangular, potencializando o processo de sedimentação”, conta Diego.

Além da geometria, a tecnologia estática assegura o funcionamento por gravidade, pela qual todas as partículas em suspensão caem para baixo por gravidade. “Com a tecnologia DAF, (Dissolved Air Flotation), injetando microbolhas na água é melhorada a flotação de óleo e partículas mais leve que de outra forma iria sair com a água decantada. As partículas mais pesadas depositam para o fundo do decantador”, afirma Paolo Lanata diretor da Ravagnan do Brasil.
Atualmente, é possível projetar decantadores lamelares com estrutura em concreto ou em estrutura metálica e dependendo das vazões e tipo de sólidos suspensos no efluente a ser tratado é selecionado o módulo lamelar mais adequado. “Cada projeto é estudado anteriormente e testado em laboratório é projetado especificamente para

alcançar o desempenho exigido pelo cliente”, explica o diretor da Ravagnan do Brasil.
Os decantadores da Tecitec atendem às mais diversas aplicações e são fabricados em chapas de polipropileno soldadas à “Topo” e à “extrusão”, que são as mais recentes tecnologias de fabricação em polipropileno, que podem operar em temperaturas até 80ºC e em qualquer faixa de pH.
Já os equipamentos da Mizumo são direcionados para o tratamento de esgoto e os decantadores lamelares são comercializados apenas como parte integrante do sistema de ETEs. “O decantador lamelar da Mizumo possui tubos de decantação retangulares e a retirada de lodo é realizada por processo de ‘air lift’, o qual aproveita o ar utilizado nas etapas aeróbias de tratamento, dispensando o uso de bombas, impactando positivamente no consumo energético da estação de tratamento”, conta Diego.

Contato das empresas:

Tecitec: www.tecitec.com.br
Mizumo:
www.mizumo.com.br
Nova Opersan: www.opersan.com.br
Ravagnan: www.ravagnan.com

Fonte: Revista TAE

por Suzana Sakai


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