Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/30541
ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-6359-9629
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Influência da porosidade e massa específica na velocidade de sedimentação de agregados fractais de água com turbidez moderada
Alternate title (s): Influence of porosity and specific mass on settling velocity of fractal aggregates in water characterized by moderate turbidity
Author: Almeida, Filipe Augusto Silva de
First Advisor: Oliveira, André Luiz de
First member of the Committee: Amaral, Fabio Augusto do
Second member of the Committee: Paiva, Ed Carlo Rosa
Summary: Este estudo tem como objetivo analisar a influência da porosidade e da massa específica nas velocidades de sedimentação de agregados fractais formados com a aplicação de dois coagulantes químicos: sulfato de alumínio (SA) e policloreto de alumínio (PAC). Para cada produto químico, os flocos foram formados sob os seguintes gradientes de velocidade: 20, 30, 40, 50 e 60 s-1. A água bruta, caracterizada por turbidez moderada de 50 ± 5 UNT, foi preparada com água deionizada e caulinita. A aquisição de dados dos agregados foi feita por meio da técnica não-intrusiva de acompanhamento por imagens durante a sedimentação. Foi desenvolvido um algoritmo com a finalidade de identificar e selecionar os flocos de interesse, já que o procedimento manual demandou um tempo maior do que a análise computacional. Resultados mostraram que o código assimilou mais de 90% dos agregados corretamente. Nas condições ensaiadas, os flocos produzidos pela coagulação com policloreto de alumínio apresentaram menores valores médios de velocidades de sedimentação para todos os gradientes do estudo, em comparação com os agregados coagulados pela ação do sulfato de alumínio. Sob Gf = 30 s-1, a média das velocidades de sedimentação foi 9,2 mm/s para o SA, enquanto foi calculado o valor de 6,4 mm/s para o PAC. Em Gf = 60 s-1, o valor médio calculado para o PAC representou 61% da média das velocidades calculada para o SA. Além disso, foi observado que dimensões fractais e massas específicas elevadas (próximas aos valores máximos determinados nas amostras) influenciaram positivamente na sedimentabilidade dos flocos. Quando os fractais foram comparados com as esferas impermeáveis de Stokes de mesma massa específica, foram obtidas velocidades superiores para todos os coagulantes e gradientes de velocidade de floculação. A consideração da porosidade dos flocos neste trabalho evidenciou que as velocidades de sedimentação dos fractais foram até 3,82 vezes maiores do que aquelas determinadas pela lei de Stokes.
Abstract: This study aims to analyze the influence of porosity and specific mass on settling velocities of fractal aggregates formed with the application of two chemical coagulants: aluminum sulfate (SA) and aluminum polychloride (PAC). For each coagulant, the flocs were formed under the following speed gradients: 20, 30, 40, 50 and 60 s-1. The raw water, characterized by moderate turbidity of 50 ± 5 NTU, was prepared with deionized water and kaolin. The acquisition of aggregate data was made using the non-intrusive image monitoring technique during sedimentation. An algorithm was developed in order to identify and select the flocs of interest, since the manual procedure required a longer time than the computational analysis. Results showed that the code correctly assimilated more than 90% of the aggregates. Under the conditions tested, the flocs produced by coagulation with aluminum polychloride showed lower mean values of settling velocities for all gradients of the study, in comparison with the aggregates coagulated by the action of aluminum sulfate. Under Gf = 30 s-1, the mean sedimentation speeds were 9.2 mm/s for SA, while the value of 6.4 mm/s for PAC was calculated. At Gf = 60 s-1, the average value calculated for PAC represented 61% of the average speeds calculated for SA. In addition, it was observed that fractal dimensions and high specific masses (close to the maximum values determined in the samples) positively influenced the sedimentability of the flocs. When the fractals were compared with the impermeable Stokes spheres of the same specific mass, higher velocities were obtained for all coagulants and flocculation velocity gradients. The consideration of the porosity of the flocs in this work showed that the settling velocities of fractals were up to 3.82 times greater than those determined by Stokes' law.
Keywords: Tratamento de água
Acompanhamento por imagens
Flocos
Velocidade de sedimentação
Massa específica
Porosidade
Water treatment
Imaging analysis
Flocs
Settling velocity
Specific mass
Porosity
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::TRATAMENTO DE AGUAS DE ABASTECIMENTO E RESIDUARIAS
Subject: Água - Estações de tratamento
Sedimentação e depósitos
Porosidade
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil
Quote: ALMEIDA, Filipe Augusto Silva de. Influência da porosidade e massa específica na velocidade de sedimentação de agregados fractais de água com turbidez moderada. 2020. 123 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.3054
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.3054
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/30541
Date of defense: 30-Oct-2020
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Civil

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