Bacia de sedimentação - Settling basin
Uma bacia de sedimentação , tanque de decantação ou tanque de decantação é uma estrutura de terra ou concreto que usa sedimentação para remover matéria sedimentável e turbidez das águas residuais . As bacias são usadas para controlar a poluição da água em diversos setores, como agricultura , aquicultura e mineração . Turbidez é uma propriedade ótica da água causada pelo espalhamento da luz por material suspenso naquela água. Embora a turbidez muitas vezes varie diretamente com o peso ou medições volumétricas da matéria sedimentável, a correlação é complicada por variações no tamanho, forma, índice de refração e gravidade específica da matéria suspensa. Os tanques de sedimentação podem ser ineficazes na redução da turbidez causada por pequenas partículas com gravidade específica baixa o suficiente para serem suspensas pelo movimento browniano .
Gama de aplicações
Bacias de sedimentação são usadas como um mecanismo de separação para eliminar produtos rejeitados (ou seja, estratégias de gerenciamento de resíduos sólidos) de um tamanho e quantidade especificados em vários campos, como aquicultura, mineração, laticínios, processamento de alimentos, produção de álcool e vinificação. A drenagem e dessalinização regulares das bacias de sedimentação são necessárias para manter um desempenho satisfatório.
Aquicultura
Todos os materiais não removidos do sistema durante a colheita são categorizados como resíduos, incluindo ração não consumida, excrementos, produtos químicos e terapêuticos, peixes mortos e moribundos, peixes fugitivos e patógenos. As bacias de sedimentação no campo são lagoas simples escavadas a jusante da fazenda para remover sólidos em suspensão de maneira eficiente, produzir efluente clarificado e acumular e engrossar o lodo até um volume mínimo. Se ocorrer deficiência em qualquer uma dessas funções, isso pode ter um grande impacto no desempenho do tanque, o que pode prejudicar a eficácia do processo.
Mineração
As águas residuais produzidas pelas indústrias de mineração contribuem para a acidez, o material em suspensão e os íons de metais pesados dissolvidos no ambiente aquático, causando problemas ambientais para a vida biológica e descoloração das águas receptoras. A aplicação de bacias de sedimentação pelo distrito de mineração Coeur d'Alene do norte de Idaho, Estados Unidos, conhecido mundialmente por produzir chumbo, zinco e prata, para tratar águas residuais melhorou muito a qualidade da descarga de água das operações de mineração.
Resíduos de laticínios
Ao reduzir a velocidade do fluxo para limitar os sólidos sendo transportados junto com o líquido de fluxo rápido, a separação pode ocorrer. Aproximadamente 35% - 60% dos sólidos são removidos da lama líquida diluída, com tempo de detenção de 10 minutos, com um tempo de detenção comum de 30 a 60 minutos. Devido à consideração inadequada de critérios críticos de projeto, a maioria das bacias de sedimentação construídas eram superdimensionadas e tinham baixa eficiência.
As bacias de sedimentação usadas na produção de laticínios reduzem a carga de nutrientes em uma faixa de filtro vegetativo do escoamento do lote, diminuindo assim o volume necessário da lagoa para uma nova instalação. Além disso, as bacias de sedimentação são úteis para remover materiais sólidos indesejados, como feno, palha e penas do fluxo de resíduos antes de fluir para a lagoa, ajuda a reduzir o cheiro e evitar a formação de crosta na superfície da lagoa. Um defletor pode ser usado para reter os sólidos flutuantes removidos. Existem dois tipos de bacias de sedimentação, baseadas no método de remoção de sólidos. Com um tipo, os sólidos são removidos mecanicamente (depois que a água livre é drenada), geralmente com uma carregadeira frontal ou minicarregadeira. O outro tipo usa a remoção hidráulica (bomba) dos sólidos. Normalmente, o bombeamento é iniciado quando a bacia está cheia pela metade com sólidos e o restante é água. É necessária uma agitação vigorosa para misturar o líquido e os sólidos, de preferência por agitadores do tipo hélice ou bombas com bicos de agitação.
Vantagens e limitações sobre processos competitivos
As bacias de decantação são projetadas para reter água por tempo suficiente para que os sólidos em suspensão possam se depositar para obter uma água de alta pureza na saída e para fornecer a oportunidade de ajuste de pH. Outros processos que podem ser utilizados: espessantes, clarificadores, hidrociclones e filtração por membrana são técnicas muito utilizadas na área. Comparadas a esses processos, as bacias de decantação têm um design mais simples e barato, com menos peças móveis, exigindo menos manutenção, apesar de exigir limpeza e aspiração das zonas de repouso pelo menos uma vez a cada duas semanas.
No entanto, as bacias de decantação podem introduzir novos tipos de contaminação da água, especialmente se o abastecimento de água for de um poço. A bacia pode reter contaminantes trazidos pelo vento e, se a água for retida por um longo período, algas crescem na piscina, causando maiores problemas de filtração. Os tanques de sedimentação também podem ser ineficazes na redução da turbidez causada por pequenas partículas com gravidade específica baixa o suficiente para serem suspensas pelo movimento browniano. Normalmente, ele só pode remover partículas que variam de areia (2 mm de diâmetro) a lodo (0,002 mm de diâmetro).
Considerações de design
As águas residuais entram na bacia e as partículas muito finas da água são separadas por gravidade . A água deve ficar na bacia o tempo suficiente para que o tamanho de partícula desejado seja removido. Partículas menores requerem períodos mais longos para remoção e, portanto, bacias maiores. Em algumas bacias, um floculante pode ser adicionado para ajudar as partículas menores a se unirem e formarem partículas maiores. A lei de Stokes pode ser usada para calcular o tamanho de uma bacia de sedimentação necessária para remover o tamanho de partícula desejado. A lei de Stokes fornece uma velocidade de sedimentação determinando uma profundidade efetiva da bacia de sedimentação; portanto, a remoção de sólidos depende da área de superfície da bacia de sedimentação efetiva, enquanto o componente de profundidade do volume da bacia de sedimentação permanece importante para o armazenamento de sólidos sedimentados.
A tradução da área de superfície de tempo de sedimentação necessária para a geometria da bacia de sedimentação requer consideração de curto-circuito e turbulência induzida pelo vento, limpeza de fundo ou projeto de entrada e transbordamento. A geometria da bacia de sedimentação é importante porque o tempo efetivo de sedimentação dentro da bacia será o tempo que um volume de água passa em condições não turbulentas antes de atingir o transbordamento da bacia de sedimentação. O tempo médio é sempre menor do que o tempo médio calculado dividindo o volume disponível pelo fluxo previsto. O tempo médio de passagem por uma bacia de sedimentação ampla e curta pode ser significativamente menor do que o tempo médio de passagem por uma bacia de sedimentação longa e estreita. Bacias de sedimentação com estruturas de transbordamento próximas aos pontos de entrada podem conter um grande volume de água estagnada, enquanto a água recém-admitida atinge rapidamente o ponto de transbordamento antes de ocorrer o assentamento. A área de superfície efetiva para sedimentação raramente se estende perpendicularmente mais do que um décimo da distância de uma linha de fluxo da entrada da bacia até o transbordamento, a menos que defletores sejam instalados. A área superficial efetiva e a geometria podem mudar à medida que o acúmulo de sedimentos preenche parte do volume originalmente construído. Canais de atalho podem se formar rapidamente através de acúmulos de sedimentos mais pesados perto da entrada da bacia de sedimentação. O fluxo através de porções rasas da bacia de sedimentação pode causar turbulência ressuspendendo sedimentos do fundo da bacia. Dois pés foram recomendados como profundidade mínima da bacia de sedimentação para evitar erosão do fundo.
Veja também
- Clarificador
- Purificação da água
- Bacia de detenção
- Bacia de retenção
- Tratamento de efluentes industriais
- Lagoa de estabilização
- Bacia de sedimentos
Origens
- Goldman, Steven J., Jackson, Katharine & Bursztynsky, Taras A. Erosion & Sediment Control Handbook McGraw-Hill (1986) ISBN 0-07-023655-0