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:
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.
| 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 |
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.
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
