Processamento e análise de imagem digital aplicados à avaliação da influência das condições de floculação na distribuição de tamanho dos flocos formados e na eficiência do processo de flotação por ar dissolvido (FAD)

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Melo Júnior, Clécio de Albuquerque
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: digital image; flocculation; floculação; flotação; flotation; image processing; imagem digital; processamento de imagens; tratamento de água; water treatment
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-28112024-180924/

A Flotação por Ar Dissolvido(FAD) é uma tecnologia consolidada na clarificação de água para o abastecimento público. Porém, existem lacunas no entendimento de seu funcionamento, principalmente em como as características das partículas(flocos e microbolhas de ar) influenciam neste processo. A distribuição de tamanho dos flocos é uma variável que exerce influência em quase todas as etapas de tratamento de água, portanto, o conhecimento desta característica é essencial para otimização desses processos. Uma das etapas fundamentais para a formação dos flocos é Floculação, etapa predecessora à FAD e cujos parâmetros operacionais influenciam na sua eficiência. Acredita-se que existe uma distribuição de tamanhos ótima dos flocos que levaria à maximização da eficiência da clarificação da água por FAD. Assim, esse trabalho objetivou analisar a influência da distribuição de tamanhos das partículas floculadas na eficiência do processo de FAD para a clarificação de uma água sintética com cor moderada/elevada e baixa Turbidez a partir de ensaios laboratoriais em regime de batelada e métodos de aquisição, processamento e análise de imagem digital. Para tal foram realizados ensaios de clarificação em escala de bancada em colunas estáticas de FAD e ensaios para aquisição, processamento e análise de imagens digitais. Utilizou-se uma água sintética com Cor Aparente de 86,88±4,71 mgPtCo.L-sup e Turbidez de 6,77±0,78 µT. Foram testados cinco gradientes de floculação Gfloc (75, 100, 125, 150 e 180 s-sup), dois tempos de floculação - Tfloc(8 e 12 minutos) e quatro velocidades de flotação Vflot (10, 15, 20 e 25 m.h-sup). Os ensaios de clarificação indicaram que existe uma faixa de condições de floculação que levam à otimização da clarificação da água de estudo por FAD. Levando-se em conta as eficiências de remoção de Turbidez conclui-se que a melhor condição de floculação foi obtida quando Gfloc = 75 s-sup e Tfloc =12 minutos, pois nessas condições atingiu-se elevadas eficiências até mesmo para Vflot = 25 m.h-sup(condição essa mais forçada de flotação), resultando em uma eficiência de remoção de 90%. Para remoção de Cor Aparente os resultados foram otimizados quando Gfloc = 150 s-1 e Tfloc = 12 minutos, pois nessas condições atingiu-se elevadas eficiências até mesmo para Vflot = 25 m.h-sup(93% ). A partir dos ensaios de aquisição, processamento e análise de imagens digitais observou-se que para condições mais forçadas de flotação(Vflot ≥ 20 m.h-sup) partículas floculadas com tamanhos maiores que 262,10 ±6,90 m produziram maiores eficiências clarificação por FAD. Para a condição de floculação que levou à otimização dos resultados de remoção de Turbidez(Gfloc = 75 s-sup e Tfloc = 12 minutos) as partículas formadas tiveram tamanho médio de 565,81±35,05 µm. Já para Cor Aparente, as partículas formadas que levaram a otimização dos resultados tiveram tamanho médio de 262,10 ± 6,90 µm (Gfloc =150 s-sup e Tfloc=12 minutos). Também se constata que a FAD é um processo capaz de operar eficientemente com taxas bastante elevadas, requerendo tempos de floculação inferiores aos requeridos para a sedimentação.