Agradecimento Abril de 2017

Transcrição

1 Universidade Federal do Rio Grande do Sul Instituto de Pesquisas Hidráulicas Departamento de Obras Hidráulicas IPH 02058: Tratamento de Água e Esgoto Engenharia Hídrica Agradecimento: O prof. Gino agradece à COMUSA de Novo Hamburgo-RS, bem como ao prof. Antônio D. Benetti pela cessão materiais para geração deste capítulo 5, gerado por ele para a disciplina IPH da Engenharia Civil. O mesmo recebeu ajustes de formatação ao padrão da disciplina IPH (Tratamento de Água e Esgoto), oferecida pela primeira vez à Engenharia Hídrica no primeiro semestre de Abril de

2 5. COAGULAÇÃO E FLOCULAÇÃO EM ETA Trataremos neste capítulo de uma etapa do tratamento da água que segue ao pré-tratamento: a coagulação e a floculação. No pré-tratamento eliminam-se as partículas com elevado peso específico passíveis de sedimentação discreta, ou seja, as areias. Poderíamos remover por simples sedimentação as partículas de matéria orgânica presentes na água, porém muitas delas, devido a suas dimensões, exigem um tempo excessivo de retenção nos decantadores. Para acelerar a sedimentação das partículas de matéria orgânica, incluindo partículas coloidais, utilizam-se aditivos químicos floculantes que visam aumentar a probabilidade dos aglomerados recém-formados não se desagregarem. Os aditivos químicos floculantes podem ser: Coagulantes: formam precipitados de natureza gelatinosa, que arrastam partículas. Os mais adotados no tratamento da água são os sais de alumínio e os sais de ferro. Eletrólitos: neutralizam a dupla camada elétrica entre as partículas sólidas suspensas, eliminando as forças repulsivas que favorecem a dispersão. Polieletrólitos: são polímeros de cadeias longas com muitos pontos ativos aos quais as partículas sólidas se fixam floculando. Agentes tensoativos: promovem o arraste de partículas finas de difícil decantação. Não é demais recordar que em uma ETA na qual seja adotado o tratamento físico-químico convencional completo, têm-se normalmente as seguintes etapas: - Coagulação; - Floculação; - Decantação; - Filtração; - Desinfecção; - Fluoretação; - Reservação/distribuição MISTURADORES Os misturadores são as unidades nas quais a água bruta, que passou pelo gradeamento e pelo desarenador, recebe uma dose racional de coagulante. Nestas unidades busca-se uma eficiente mescla do coagulante com a água a tratar. O local mais adequado para cumprir a função de misturador em uma ETE de fluxo contínuo é a calha Parshall, onde temos elevada velocidade de fluxo e grande turbulência. A figura 5.1 apresenta a calha Parshall da COMUSA, em Novo Hamburgo-RS. 2

3 Figura 5.1: Calha Parshall da ETA da COMUSA, em Novo Hamburgo-RS, observando-se as tubulações para adição dos coagulantes. (Fonte: COAGULAÇÃO A coagulação vem a ser um processo unitário no qual ocorre a formação de coágulos, graças à reação do coagulante, que gera um estado de equilíbrio eletrostaticamente instável das partículas na massa líquida. O início da coagulação ocorre no momento em que os coagulantes são adicionados à água, e esta etapa dura apenas uma fração de segundo. A coagulação também pode ser entendida como uma série de reações físicas e químicas envolvendo os coagulantes, a superfície das partículas, a alcalinidade da água e a água. Os coagulantes mais usados na coagulação são os sais de metais à base de alumínio ou ferro (sulfato de alumínio, cloreto férrico, sulfato férrico, sulfato ferroso e policloreto de alumínio). A COMUSA adota um coagulante orgânico à base de tanino, caso que foi o tema da dissertação de Vanacor (2005), pelo IPH-UFRGS. Também se utilizam produtos auxiliares conhecidos como polieletrólitos catiônicos, aniônicos ou não iônicos. Os fatores que afetam a coagulação são: temperatura, ph, alcalinidade, cor verdadeira, turbidez, sólidos totais dissolvidos, força iônica do meio, tamanho das partículas, etc FLOCULAÇÃO A desestabilização consiste em minimizar e/ou eliminar as forças repulsivas que mantém as impurezas separadas. Esta desestabilização ocorre já etapa de coagulação. É necessário destacar que as etapas de coagulação e floculação são praticamente simultâneas e interdependentes e, por este motivo constituem uma única etapa: a coagulação/floculação. Na etapa coagulação/floculação, são adicionados os produtos químicos responsáveis pela remoção de cor, turbidez e significativa carga orgânica presentes na água bruta. Após a adição desses produtos, na entrada de água bruta da ETA, ocorre a mistura dos mesmos com a água, por meio de canaletas é conduzida aos tanques floculadores para a formação dos flocos. 3

4 A etapa de floculação ocorre imediatamente após a coagulação e vem a ser o agrupamento das partículas eletricamente desestabilizadas (coágulos), de modo a formar outras partículas maiores denominadas flocos. Estes são suscetíveis de serem removidos por decantação (ou por flotação) seguida de filtração. A floculação é favorecida quando tem uma agitação moderada, aumentando o contato entre as partículas formando flocos. Esses flocos apresentam massa específica superior à massa específica da água. Assim sendo, nesta etapa tem-se a remoção de cor e turbidez, carga orgânica, organismos patogênicos passíveis de coagulação, eliminação de algumas substâncias que conferem sabor e odor, entre outros. A coagulação apresenta cinco fases consecutivas ou simultâneas, envolvendo reações físicas e químicas, que podem ser apreciadas na figura 5.2 (Arboleda, 1973): 1ª: Hidrólise dos coagulantes e desestabilização das partículas existentes na suspensão; 2ª: Precipitação e formação de compostos químicos que se polimerizam; 3ª: Adsorção das cadeias poliméricas na superfície dos coloides; 4ª:Adsorção mútua entre colóides; 5ª: Ação de varredura. Arboleda (1973) descreve a coagulação-floculação como sendo um processo no qual as partículas se aglutinam em pequenas massas (flocos) com peso específico superior ao da água. Este processo é usado para: a) remoção da turbidez orgânica ou inorgânica que não pode sedimentar rapidamente em seu estado coloidal; b) remoção da cor verdadeira e aparente; c) eliminação de bactérias, vírus e organismos patogênicos suscetíveis de sofrerem coagulação; d) destruição de algas e plâncton em geral (além da remoção de fosfatos que servem de nutrientes para o crescimento das algas); e) eliminação de substâncias produtoras de sabor e odor; f) eliminação de precipitados químicos suspensos. A figura 5.2 apresenta um modelo de coagulação-floculação. 4

5 Figura 5.2: Modelo esquemático do modelo coagulação-floculação (Arboleda, 1973 apud Vanacor, 2005). 5