Tratamento Químico para Estação de Tratamento de Água

O objetivo da clarificação da água consiste em promover a redução na sua turbidez, cor e carga orgânica, através da eliminação de sólidos suspensos por meio de processos físico-químicos.
Para que o processo de clarificação ocorra, 04 etapas são envolvidas:

 

NEUTRALIZAÇÃO
Os sólidos suspensos são partículas insolúveis na água, com velocidades de sedimentação tão reduzidas que inviabilizam sua decantação natural ao longo do tempo. Aliado a isso, a maioria destas partículas apresentam sua superfície carregada eletricamente, proveniente da adsorção de íons (principalmente hidroxilas) presentes na água.

A presença de cargas elétricas aumenta a repulsão entre as partículas, dificultando a aglomeração e formação de agregados maiores e de mais fácil sedimentação.

O fenômeno de neutralização consiste exatamente na eliminação dessas cargas eletrostáticas superficiais ou, em outras palavras, na diminuição do chamado potencial ZETA.

 

COAGULAÇÃO
O processo de coagulação está intimamente relacionado ao fenômeno de neutralização, uma vez que consiste na aglutinação (portanto na aproximação) das partículas, para que as mesmas se tornem maiores e possam sedimentar rapidamente.

A seguir são apresentadas alguns coagulantes ou floculantes usualmente utilizados:

COAGULANTE OU FLOCULANTE FUNÇÃO
Al2 (SO4)3 – Sulfato de Alumínio 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.
PAC – Policloreto de Alumínio
Fe Cl3 – Cloreto Férrico
FeSO4 – Sulfato Ferroso
Ca(OH)2 – Hidróxido de Cálcio Usualmente utilizado como agente controlador do pH. Porém, os íons cálcio atuam também como agentes de neutralização das cargas elétricas superficiais, funcionando como um coagulante inorgânico.
Polímeros Aniônicos e NãoIônicos 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 incremento do tamanho dos flocos formados (via formação de pontes). Usualmente utilizado no tratamento de lamas orgânicas
Policátions São polieletrólitos catiônicos de baixo peso molecular, os quais possuem como função principal a neutralização das cargas elétricas superficiais e aumento do tamanho dos flocos. Utilizados em substituição ao floculantes inorgânicos convencionais.

 

De forma a facilitar a interpretação das informações transmitidas, é a seguir apresentado um modelo esquemático dos processos de coagulação e

floculação:

figura-1-tratamento-agua

FLOCULAÇÃO
A floculação corresponde a etapa de crescimento dos flocos, após a coagulação. Durante esta etapa, a velocidade da água deve ser suficiente para
promover o contato entre os coágulos, sem ser demasiadamente alta e que venha a produzir a quebra destes.

 

SEDIMENTAÇÃO
A sedimentação corresponde a fase em que os flocos, com seu tamanho relativamente aumentado, tendem a decantar. Quanto maior a velocidade de decantação, menor será o tempo de residência requerido para a água no clarificador. Na sua grande maioria, a utilização exclusiva de coagulantes e floculantes inorgânicos não permite a formação de flocos suficientemente densos, determinantes para a obtenção de uma taxa de sedimentação satisfatória. Nestes casos, a utilização de auxiliares de floculação, largamente conhecidos como polieletrólitos, mostra-se recomendada.

Com o objetivo de ilustrar a importância da etapa de sedimentação dentro do processo de clarificação, apresentamos a tabela 01 e figura 02, a seguir, as quais relacionam, respectivamente, o diâmetro/densidade da partícula e a velocidade de decantação (através da equação de Stokes), bem como a classificação dos diversos tipos de materiais em suspensão e seu tamanho (diâmetro) específico.

 

“Tabela 1”

Diâmetro da Partícula (mm) Velocidade de sedimentação (cm/s) a 15º C
Densidade : 2 g/cm3 Densidade : 1.02 g/cm3
0,1 0,478 0,00957
0,05 0,1195 0,002392
0,01 0,00478 0,0000957
0,005 0,001195 0,00002392
0,001 (1µm) 0,0000478 0,000000957

 

figura-2-tratamento-de-agua

 

Como se pode observar, diversos são os fatores que influenciam na velocidade de sedimentação. Todavia, mostra-se latente que um parâmetro determinante trata-se do diâmetro da partícula, sendo maior a eficiência do processo de clarificação quanto maior for a velocidade de sedimentação alcançada.

decantacao

O primeiro frasco apresenta amostra “in natura”. No segundo frasco já ocorreram os processos de coagulação e floculação e observa-se o início da decantação. No último frasco nota-se o final do processo de decantação