CET 0309 – ETAs: Princípios de funcionamento e

CET 0309 – ETAs: Princípios
de funcionamento e
otimização de desempenho
Coagulantes
Flávia Delariva de Almeida
José Otávio Ribeiro
Rosemeire Ap. P. Prates
Thyago Vieira Alves
Coagulantes – Definições.
 Coagulante:
agente adicionado a água
para facilitar a decantação da matéria
coloidal em suspensão;
 Coagulação:
processo de tratamento
envolvido onde os agentes coagulantes
são aplicados e exercem sua ação.
 Processo
também
é
denominado
sedimentação, decantação e clarificação.
Coagulantes – Histórico.
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1884: primeira patente, com o uso do percloreto de
ferro no tratamento de água turbida.
No ano seguinte: Cia de Águas Somerville & Raritan
adota o sistema, iniciando o método de tratamento
em larga escala.
No mesmo ano, na Universidade de Rutgers, são
publicados os primeiros trabalhos cientificamente
conduzidos, utilizando sulfato de alumínio como
coagulante.
1893: estudos do processo de coagulação conjugado
com a filtração.
1895 a 1897: experiências com as águas túrbidas do
rio Ohio para fornecimento de bases científicas para o
uso dos coagulantes em filtros rápidos de areia.
1898: uso de sulfato ferroso e cal.
Coagulantes – Histórico.
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1902: registrado o uso do sulfato ferroso
comercial.
1912: primeira aplicação do sulfato ferroso
clorado.
1928: aplicação como coagulante em água
altamente colorida.
1937: experiências bem sucedidas com argila de
bentonita.
Década de 1940: trabalhos utilizando sílica
ativada e sais de titânio.
Necessidade dos coagulantes
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Sais de alumínio e ferro são os compostos mais
largamente utilizados como coagulantes.
Empregados no tratamento de águas de qualidade física
e química altamente variável.
Em águas não abrandadas de superfícies, em que a
remoção de turbidez, cor e bactérias é o principal
objetivo, o processo é muito importante.
É um processo de tratamento auxiliar para o alcance da
qualidade do tratamento, sendo usado em série com
outros processos como a filtração.
Recentemente a sílica ativada tem sido usada em
conjunto ou não com sulfato de alumínio e sulfato
férrico.
Quando usados em conjunto com o abrandamento da
água, formam um lodo bem floculado e decantado,
assegurando uma água de baixa turbidez.
Seleção dos coagulantes
 Sulfato
de alumínio: não causa manchas
avermelhadas nas paredes, máquinas e
equipamentos, é menos corrosivo.
 Sulfato férrico: é mais denso, sendo
precipitado de maneira mais completa
numa faixa mais larga de pH.
 Dissolução do sulfato férrico oferece mais
dificuldades ao se comparar com o sulfato
ferroso e sulfato de alumínio.
Sílica ativada
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1937: determinado que soluções de silicato de
sódio parcialmente neutralizadas aceleravam a
coagulação com sulfato de alumínio, com melhor
decantação.
No abrandamento da água, a sílica ativada
auxilia a coagulação, usada ou não em conjunto
com outros agentes.
Possui carga elétrica negativa, sendo sua
eficácia devida em função da neutralização
completa ou parcial da carga pelos ácidos, pelos
íons positivos plurivalentes ou por colóides.
Fatores que influenciam a coagulação
Espécie de coagulante.
Quantidade de coagulante: possui grande
variação, desde 1 ou 2 até 100 ppm, sendo
que a quantidade correta somente pode ser
definida por testes. Ainda assim, poderá
variar com base no tempo de mistura e
temperatura da água.
 Grande quantidade acelera a floculação e
aumenta a eficiência bactericida, reduzindo a
quantidade de cloro necessária para a
desinfecção.
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Fatores que influenciam a coagulação
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Teor e tipo da cor ou turbidez: matéria em
suspensão mais dividida é mais difícil de
coagular.
Outras características da água: pH. Com sulfato
de alumínio: boa coagulação com pH 8,5 ou
mais alto em águas ricas em bicarbonato de
cálcio.
Concentração do íon hidrogênio: necessidade de
ajuste do pH.
Tempo de mistura ou floculação: períodos mais
curtos em meses mais quentes.
Temperatura da água.
Mistura
 Fase
da coagulação na qual o coagulante,
por meio da agitação, é dispersado no
sistema, resultando na formação de
partículas de flocos.
 Taxa de reação determinada em parte
pela concentração dos coagulantes.
 Na solução concentrada, os íons reagentes
encontram-se tão aproximados entre si
que os movimentos normais requerem
apenas um pequeno trajeto.
Fatores que influenciam a coagulação
 Violência
da agitação.
 Apenas três fatores: espécie e quantidade
de coagulante, e tempo de mistura ou
floculação são passíveis de controle fácil e
rigoroso.
 Na operação pode-se estabelecer o tipo e
quantidade de coagulante, enquanto que
no projeto é fixado o tempo de mistura e
de floculação com as especificações do
tanque.
Fatores que influenciam a coagulação
 Presença
de núcleos: partículas sólidos em
suspensão atuam como núcleos na
formação inicial do floco.
 Água contendo pequena quantidade de
turbidez é mais difícil de flocular.
 Para aumentar a eficiência, executa-se a
devolução do lodo depositado no
tratamento anterior para a água de
entrada, introduzindo um maior número
de núcleos essenciais.
Agentes coagulantes
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Sulfato de alumínio: fornecimento em forma
de tabletes ou em grãos, empacotados e a
granel.
Sulfato ferroso: fornecimento a granel ou em
pacotes.
Sulfato ferroso clorado: produzido pela
oxidação do sulfato ferroso pelo cloro. Solução
corrosiva, devendo ser manuseadas com
equipamentos de borracha, vidro ou cerâmica.
Sulfato férrico: fornecimento a granel ou em
sacos.
Agentes coagulantes
Cloreto férrico: fornecido sob a forma de cristais,
em barris para líquido, tambores de aço ou
borracha, ou em caminhões tanque também
revestidos de borracha.
 Aluminato de sódio: trata-se da alumina dissolvida
em hidróxido de sódio. Principal aplicação:
tratamento de água para alimentação de caldeiras.
Fornecimento feito em tambores (soluções
aquosas) ou sacos de papel de folhas múltiplas.
 Sulfato
de alumínio-amônia: utilizado em
instalações pequenas (piscinas, fábricas de gelo e
lavanderias).
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Agentes coagulantes
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Coagulantes naturais: podem ser ativados com
tratamento apropriado.
Precipitados das estações de abrandamento que
contém hidróxido de magnésio floculante.
Águas poluídas com resíduos de minas ou
indústrias siderúrgicas, que podem ser
decantados com tratamento alcalino.
Águas contendo ferro retiradas de mananciais
subterrâneos ou de lagos profundos.
Dados de operação e registros
Registros e conservação de todos os tipos de
dados de laboratório são vitais para todos os
tipos de tratamento, especialmente para a
coagulação, pois a qualidade da água pode
ser variável.
 Com mudanças na qualidade da água, são
exigidas
alterações
no
processo
de
tratamento.
 Os registros podem ser úteis também na
economia na dosagem de compostos.
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Referências
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The American Water Works Association;
Water Quality and Treatment; Second
Edition; Lancaster Press, Inc.; 1964.