Um agitador é um dispositivo mecânico utilizado para misturar líquidos, suspensões ou emulsões em várias aplicações industriais. Na tecnologia da água e das águas residuais, os agitadores são uma parte indispensável de muitos processos, especialmente na precipitação e floculação de poluentes em instalações de PC, em instalações de neutralização e em instalações de tratamento biológico de águas residuais para a homogeneização de biomassa e nutrientes. São utilizados para criar condições homogéneas no reator, promover reacções químicas e garantir a estabilidade do processo.
Índice
Conceitos básicos e função de um agitador
Um agitador é normalmente constituído pelos seguintes componentes:
- Motor do agitador: Acciona o agitador, normalmente através de um acoplamento direto ou indireto.
- Eixo: Transmite o movimento de rotação do motor para o agitador.
- Agitador (hélice, discos ou armadura): A parte que está em contacto direto com o meio e que gera a mistura.
- Rolamentos e vedantes: Asseguram a estabilidade do veio e impedem a fuga de líquidos.
Princípio de funcionamento
O agitador roda a uma velocidade definida no meio. O movimento gerado transporta:
- Homogeneização: Distribuição uniforme de sólidos, gases ou produtos químicos no meio.
- Troca de calor: Melhoria da equalização da temperatura em processos termicamente controlados.
- Evitar a formação de depósitos: Assegurar que as partículas permanecem em suspensão e não se depositam.
A eficiência de um agitador depende da velocidade de agitação, da forma e dimensão do elemento agitador e das propriedades físicas do meio (por exemplo, viscosidade, densidade).
Aplicações dos agitadores na tecnologia da água e das águas residuais
1. precipitação e floculação em instalações de PC
Os agitadores são utilizados em instalações de precipitação e floculação para:
- distribuir uniformemente os precipitantes (por exemplo, sais de ferro ou de alumínio).
- Promovem a formação de flocos que podem ser removidos por sedimentação ou flotação subsequentes.
- Ajustar as forças de corte para otimizar a formação de flocos e evitar a desintegração dos mesmos.
2. sistemas de neutralização
Ao neutralizar águas residuais ácidas ou alcalinas, o agitador assegura uma mistura rápida e homogénea dos agentes de neutralização (por exemplo, ácido sulfúrico, soda cáustica) e das águas residuais, de modo a obter um valor de pH uniforme.
Foto: Os nossos reactores descontínuos com agitadores de engrenagens (verde) instalados no teto do tanque (processo: sistema CP ALMA CHEM MCW)
3. tratamento biológico de águas residuais
Nos reactores biológicos, tais como tanques de lamas activadas ou digestores anaeróbios, os agitadores transportam água:
- A distribuição uniforme de nutrientes, microorganismos e oxigénio.
- Manutenção de uma temperatura estável no reator.
- Evitar a sedimentação ou a formação de zonas mortas susceptíveis de prejudicar a eficácia do processo biológico.
4. Reactores químicos e sistemas de dosagem
Nos reactores químicos, os agitadores são utilizados para misturar eficazmente os reagentes (por exemplo, anti-incrustantes, precipitantes) e acelerar as reacções químicas. Nos tanques de dosagem, os agitadores asseguram que os produtos químicos estão disponíveis numa concentração uniforme.
5. tratamento das lamas
Os agitadores são utilizados na desidratação e tratamento de lamas (por exemplo, na digestão) para garantir a suspensão de sólidos e maximizar a eficiência da reação.
Foto: Agitador submersível para homogeneizar a biomassa e os nutrientes, bem como para otimizar o fluxo e o arejamento (processo: ALMA BHU BIO)
Tipos de agitadores
A escolha de um agitador adequado depende dos requisitos do processo, da viscosidade do meio e da geometria do recipiente. Os tipos mais comuns são
1. agitador de hélice
- Aplicação: Para líquidos de baixa viscosidade, como água ou águas residuais.
- Vantagens: Elevado rendimento, baixo consumo de energia.
- Aplicação típica: Reactores de precipitação e floculação, tanques de lamas activadas.
2. agitador de âncora
- Aplicação: Para meios altamente viscosos e líquidos com tendência para se depositarem.
- Vantagens: Limpeza eficaz da parede, evita depósitos.
- Aplicação típica: Reactores químicos com elevada concentração de sólidos.
3. Agitador de discos (turbina Rushton)
- Aplicação: Para sistemas gás-líquido ou reacções com elevadas necessidades energéticas.
- Vantagens: Mistura eficaz de gases em líquidos.
- Aplicação típica: Reactores biológicos, depuração de gases.
4. Agitador de pás
- Aplicação: Para líquidos com viscosidade média a elevada.
- Vantagens: Mistura suave, adequada para meios sensíveis.
- Aplicação típica: Tanque de equalização de lamas.
Aspectos técnicos e dimensionamento
A seleção e o dimensionamento de um agitador é um processo complexo baseado em vários parâmetros:
1. velocidade de agitação
A velocidade do agitador deve ser selecionada de modo a obter a qualidade de mistura desejada sem exercer demasiada pressão sobre o meio (por exemplo, danificar os flocos ou os microrganismos).
2. desempenho de agitação
A potência do agitador depende do tamanho do tanque, da viscosidade do meio e da geometria do agitador. Um valor típico situa-se no intervalo de 1-10 W/m³.
3. geometria do contentor
- Recipientes cilíndricos: ideais para agitadores verticais.
- Depósitos rectangulares: requerem frequentemente vários agitadores ou separadores de fluxo especiais.
- Quebra-fluxos: Evitam a rotação do meio e melhoram a eficácia da mistura.
4. materiais
A escolha do material para os agitadores depende da agressividade química do meio. Os materiais frequentemente utilizados são
- Aço inoxidável (por exemplo, 316L): resistente a muitos ácidos e álcalis.
- Plásticos (por exemplo, PVDF, PTFE): Para meios altamente corrosivos.
- Revestimentos de borracha: Proteção contra o desgaste abrasivo.
Automatização e controlo dos agitadores
Os agitadores modernos são frequentemente integrados em sistemas de automação e controlo para otimizar o consumo de energia e melhorar o controlo do processo:
- Controlo da velocidade: Os conversores de frequência permitem adaptar a velocidade do agitador aos requisitos do processo.
- Integração de sensores: Os agitadores podem ser acoplados a sensores de pH, redox ou turbidez para monitorizar a eficiência da mistura em tempo real.
- Otimização energética: Os controlos dependentes da carga minimizam o consumo de energia, especialmente em processos com requisitos variáveis.
Vantagens de um agitador eficiente
- Condições homogéneas: Otimização dos processos de reação e tratamento através da distribuição uniforme de produtos químicos e partículas.
- Melhoria do controlo dos processos: controlo preciso dos processos químicos e biológicos.
- Prevenção de depósitos: Evita a formação de zonas mortas e de sedimentos no depósito.
- Eficiência energética: Os designs modernos dos agitadores minimizam o consumo de energia.
Conclusão
Os agitadores são componentes essenciais na tecnologia de água industrial e de águas residuais. Asseguram a mistura de meios, a estabilidade dos processos e um aumento da eficiência da reação. O dimensionamento cuidadoso e a seleção do tipo certo de agitador, adaptado aos requisitos específicos do processo, são cruciais para um funcionamento eficiente e económico. Em combinação com sistemas modernos de automação e controlo, os agitadores asseguram um controlo ótimo do processo e contribuem significativamente para melhorar o tratamento da água e das águas residuais.
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