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d) Cloreto de Ferro I (FeCl3):

A utilização da solução de cloreto de ferro I (líquido de coloração marrom) diminui drasticamente a turbidez e a DBO, elimina fosfatos e uma boa parte de metais quando a coagulação é realizada em pH de valores elevados. Apresenta as mesmas características do sulfato de ferro I (Macêdo, 2004). A reação é descrita a seguir:

Além dos citados outros coagulantes químicos podem ser utilizados no processo de tratamento de água, como por exemplo hidroxicloreto de alumínio e o aluminato de sódio

(NaAlO2). Cada coagulante requer um pH adequado, para ser ajustado o parâmetro do componente químico escolhido. Utiliza-se quase sempre hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) ou carbonato de sódio (Na2CO3) para aumentar o pH da água e ácido sulfúrico (H2SO4) para diminuir (Macêdo, 2004).

e) Polímeros Sintéticos:

Os auxiliares de coagulação beneficiam a floculação, aumentando a decantabilidade e o enrijecimento dos flocos. As dificuldades com a coagulação, frequentemente, ocorrem devido aos precipitados de baixa decantabilidade, ou aos flocos frágeis que são facilmente fragmentados sob forças hidráulicas (Santa Rita e Santos Filho, 2002).

Os polímeros sintéticos são substâncias químicas orgânicas de cadeia longa e alto peso molecular, disponíveis numa variedade de nomes comerciais. Os polímeros são classificados de acordo com a carga elétrica na cadeia do polímero. Os que possuem carga negativa são chamados aniônicos, os carregados positivamente são chamados de catiônicos, e os que não possuem cargas são chamados de não-iônicos.

Os não-iônicos e aniônicos são frequentemente usados com coagulantes metálicos para promoverem a ligação entre os colóides, a fim de desenvolverem flocos maiores e mais resistentes (Santa Rita e Santos Filho, 2002).

O lodo formado pelo uso de polímeros é relativamente mais denso e fácil para ser desidratado, ao contrário do lodo gelatinoso e volumoso oriundo do uso de sulfato de alumínio. Embora significativos progressos tenham sido feitos na aplicação de polieletrólitos, no tratamento de água, sua principal aplicação ainda é como auxiliar de coagulação.

No quadro a seguir estão resumidos os principais agentes coagulantes e floculantes utilizados no processo de tratamento de água para remoção de impurezas.

Coagulante ou

Floculante Função

Sulfato de Alumínio

(Al2(SO4)3 Policloreto de Alumínio

Cloreto Férrico (FeCl3) Sulfato Ferroso (FeSO4)

Cátions polivalentes (Al3+, Fe3+, Fe2+ etc) neutralizam as cargas elétricas das partículas suspensas e os hidróxidos metálicos (ex.

Al2(OH)3), ao adsorverem os particulados, geram uma floculação parcial.

Hidróxido de Cálcio (Ca(OH)2)

Usualmente utilizado como agente controlador do pH. Porém os íons cálcio atuam também como agentes de neutralização das cargas elétricas superficiais, funcionando como coagulante inorgânico.

Polímeros Aniônicos e

Não-Iônicos

Geração de pontes entre as partículas já coaguladas e a cadeia do polímero, gerando flocos de maior diâmetro.

Polímeros Catiônicos Neutralização das cargas elétricas superficiais que envolvem os sólidos suspensos e incrementos do tamanho dos flocos formados.

Policátions

São polieletrólitos catiônicos de baixo peso molecular, os quais possuem como função principal a neutralização das cargas elétricas superficiais e o aumento dos tamanhos dos flocos.

Quadro 1: Agentes coagulantes e floculantes utilizados no processo de tratamento de água.

14 A figura a seguir esquematiza o processo de coagulação.

Figura 5: Esquematização do processo de coagulação e floculação. Fonte: KURITA, 2005

1.2.2. Floculação

A floculação é definida como o processo de aglomeração e compactação de partículas de coagulantes e de matéria em suspensão na água, formando conjuntos maiores e mais densos (flocos). Este processo é mecânico produzindo agitação na água, isto cria um gradiente de velocidade que causa turbulência capaz de provocar choques ou colisões entre as partículas coagulantes (coagulantes químicos) e as existentes em suspensão e no estado coloidal na água (Lemes, 1984).

Os contatos provocados permitem que os flocos aumentem em tamanho e densidade, tornando-os mais fáceis de serem sedimentados por gravidade. Os floculadores são os equipamentos agitadores utilizados para promover esta etapa de tratamento. Um exemplo de floculador é mostrado na figura 6 a seguir:

Polímero Não-iônico ou Aniônico

Partículas Suspensas

Partículas Finas

Substâncias Solúveis

Hidróxido de Poli-Alumínio

Floculação Neutralização de

Cargas

Figura 6: Câmara de mistura e floculação. Fonte: Santa Rita e Santos Filhos, 2002.

1.2.3. Decantação

Na decantação se verifica a deposição de matéria em suspensão, pela ação da gravidade. Este processo consiste em tornar as águas, que carregam estes materiais em suspensão, mais lenta provocando a sedimentação, ou seja, um fenômeno físico em que as partículas suspensas apresentam movimento descendente em meio líquido de menor massa específica, devido à ação da gravidade (Richter e Azevedo Netto, 1991).

O processo ocorre nos decantadores que é geralmente um tanque retangular, como mostrado na figura 7, com pontos de descarga, podendo ser também circulares ou quadrados. Os decantadores retangulares contêm chicanas para dirigir o fluxo vertical para calhas coletoras, que se estende transversalmente e ao longo da periferia do decantador.

Figura 7: Decantador retangular com ponte raspadora mecânica Fonte: Santa Rita e Santos Filhos, 2002.

Em uma ETA convencional os decantadores são horizontais, como mostrado na figura 8a, simples que tem boa profundidade e volume, onde se retém a água por longo tempo, o necessário para a deposição dos flocos. Em algumas cidades podem-se observar decantadores verticais, como o da figura 8b, que tem um menor tempo de retenção da água, porem são necessários equipamentos como módulos tubulares que dificultam a saída dos flocos.

Figura 8a: Esquema de decantadores horizontal Figura 8b: Esquema de decantadores vertical. Fonte: O CAMINHO DAS ÁGUAS, 2006.

As impurezas retidas nos decantadores, normalmente permanecem durante meses (geralmente dois meses) ou são removidas diariamente utilizando raspadores de lodo. Grande parcela dos resíduos sedimentado no decantador é lançado em corpos d’água, sendo o primeiro caso mais grave, pois as impurezas permanecem longo tempo em contato com a água podendo neste período ocorrer a liberação de metais, o lodo fica mais concentrado, dificultando sua assimilação pelo corpo receptor.

1.2.4. Filtração

A filtração é um processo de separação sólido-líquido, envolvendo fenômenos físicos, químicos e, às vezes, biológicos. Visa à remoção das impurezas da água por sua passagem através de um meio poroso. Quando a velocidade com que a água atravessa o leito é baixa, o filtro é denominado filtro lento, já quando é elevada denomina-se filtro rápido, predominando a ação da profundidade (Richter e Azevedo Neto, 1991).

Os filtros usados no processo de filtração são constituídos de meios filtrantes formando camadas. Nos filtros rápidos consiste de uma camada de areia, ou, em alguns casos, de uma camada de um meio poroso mais grosso e menos denso colocados sobre a camada de areia, o que vai permitir a filtração a taxas ainda mais elevadas.

O leito filtrante é colocado numa caixa de concreto com profundidade específica.

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