Introdução
Clarificadores primários circulares são utilizados para separar sólidos suspensos de um líquido; eles são amplamente empregados nas indústrias de tratamento de águas residuais e tratamento de água, além de instalações de mineração, plantas de osmose reversa e fábricas de papel e celulose (entre outras indústrias).
Clarificadores fazem parte do processo conhecido como sedimentação. A sedimentação é o processo de separação de sólidos suspensos de um líquido. Quando a sedimentação ocorre apenas pela ação da gravidade, são utilizados tanques de sedimentação ou tanques de decantação. Clarificadores são definidos como equipamentos que realizam o processo de sedimentação por meios mecânicos.
Seção Transversal do Tanque de Decantação
Para alcançar a separação, os clarificadores reduzem a velocidade do afluente (fluxo de entrada) e permitem que ele se assente devido à força da gravidade. Sólidos suspensos mais pesados descem para o fundo do clarificador e se acumulam formando lodo. Sólidos suspensos mais leves flutuam para o topo do clarificador e se acumulam formando espuma. Sólidos mais pesados são denominados sólidos sedimentáveis, enquanto sólidos mais leves são chamados de sólidos flutuantes.
Os projetos de clarificadores primários podem ser circulares, retangulares ou de lados íngremes. Clarificadores típicos têm um tempo de detenção/retenção (tempo total dentro do clarificador) de aproximadamente 1-2 horas e podem remover até 95% dos sólidos sedimentáveis do fluxo de processo.
Clarificadores primários circulares são amplamente utilizados em muitas indústrias devido à sua construção simples, alta eficácia e baixos custos operacionais.
Funcionamento dos Clarificadores Primários
O vídeo abaixo é um trecho do nosso Curso Online de Engenharia Mecânica e Elétrica Explicada.
O afluente entra no clarificador através do tubo de entrada do afluente e é direcionado para o dissipador de energia de entrada (EDI). O objetivo do EDI é reduzir a velocidade do afluente, o que aumenta a eficiência da separação dos sólidos suspensos do líquido.
O clarificador é dividido em três zonas principais: zona de afluente, zona de sedimentação e zona de efluente. Após sair do EDI, o afluente entra na zona de sedimentação.
Sólidos sedimentáveis mais pesados afundam para o fundo do clarificador, acumulam-se como lodo e são removidos usando ancinhos/arados. Cada ancinho possui raspadores associados que movem progressivamente o lodo da base do clarificador para o poço de lodo. O lodo é então bombeado do poço de lodo para uma área de descarte de resíduos ou para tratamento adicional.
Sólidos flutuantes mais leves flutuam para o topo do clarificador, acumulam-se como espuma e são removidos usando um desnatador de espuma. O desnatador descarrega a espuma para o canal de espuma, onde ela é drenada para um local remoto.
Uma vez que os sólidos sedimentáveis e flutuantes foram separados do afluente, o afluente passa por um vertedouro (geralmente um vertedouro em V). O objetivo do vertedouro é permitir que uma fina camada de água passe através dele, mas com mínima presença de sólidos suspensos. O vertedouro é geralmente precedido por um defletor de espuma que impede que a espuma alcance o vertedouro.
Após fluir através do vertedouro, o líquido entra no coletor de efluente. O efluente do coletor é extraído e tratado adicionalmente ou descarregado diretamente da planta.
Clarificadores secundários às vezes fazem parte da etapa secundária do processo de sedimentação. Um clarificador secundário é muito semelhante a um clarificador primário, embora não seja tão profundo, tenha uma área de seção transversal maior e um tempo de retenção mais longo; esses fatores aumentam a quantidade de sólidos suspensos que podem ser separados. Sólidos suspensos muito finos que não podem ser extraídos na fase primária são extraídos na fase secundária pelo clarificador secundário.
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Curto-circuito
Curto-circuito ocorre devido a temperatura ou irregularidades de fluxo dentro do clarificador. Irregularidades de fluxo levam a diferentes velocidades dentro do clarificador. Diferentes velocidades permitem a separação em áreas com baixo fluxo, mas reduzem a separação em áreas com alto fluxo. O curto-circuito deve ser evitado, pois a separação uniforme de sólidos suspensos em todo o clarificador não pode ser garantida, reduzindo a eficiência geral do clarificador.
Considerações de Desempenho
O maior fator de desempenho que influencia um clarificador primário circular é a taxa de fluxo e a velocidade do afluente através do clarificador. Vários índices foram desenvolvidos para medir o desempenho do clarificador. A taxa de transbordamento de superfície (SOR) compara a taxa total de fluxo do afluente com a área de superfície do tanque. A taxa de transbordamento do vertedouro (WOR) mede o fluxo sobre o vertedouro em comparação com o comprimento do vertedouro. Ambos os índices (SOR & WOR) são úteis para determinar o desempenho do clarificador.
O vídeo animado em 3D abaixo mostra como funciona um clarificador primário circular típico e seus principais componentes.
Componentes do Sistema
Este modelo 3D mostra todos os principais componentes associados a um clarificador primário, incluindo:
- Entrada de Afluente
- Descarga de Efluente
- Descarga de Lodo
- Ancinhos/Arados
- Lâminas Raspadoras
- Desnatador
- Dissipador de Energia de Entrada (EDI)
- Canal de Espuma
- Coletor de Efluente
Recursos Adicionais
https://en.wikipedia.org/wiki/Clarifier