Resumo
Os processos de formação, crescimento, ruptura e rearranjo dos flocos que ocorrem durante a coagulação/floculação influenciam, significativamente, a eficiência da remoção dos agregados no tratamento de água. Por isso, é importante estudar as propriedades dos flocos, que são alteradas continuamente durante a floculação e podem interferir na subsequente remoção das partículas. Neste trabalho foi avaliada a eficiência de remoção de turbidez por meio da sedimentação e da flotação por ar dissolvido (FAD), com o uso de aluminato de sódio como agente coagulante. Adicionalmente, a etapa de floculação foi monitorada usando imagens obtidas por método não intrusivo. A FAD proporcionou melhor resultado de remoção de turbidez, de 93%, mostrando robustez como etapa no processo de tratamento de água. Na etapa de floculação, o tamanho dos flocos variou de 0,03 a 0,53 mm, com maior concentração de partículas nas menores classes de tamanho monitoradas. O estudo da dimensão fractal mostrou que o aumento da intensidade da mistura acentuou a ruptura (Dmédio de 0,2 mm para 20 s-1 para Dmédio de 0,1 mm para 40 s-1) nos flocos, promovendo o surgimento de flocos menos compactos. A FAD se mostrou menos sensível às variações de tamanho dos agregados quando comparada à sedimentação.
Introdução
A água pode conter uma variedade de impurezas que apresentam carga superficial negativa, impedindo que se aproximem umas das outras e fazendo com que permaneçam inalteradas no meio. Para que essas impurezas sejam removidas, as partículas presentes na água devem ser desestabilizadas, no caso de estações de tratamento de água (ETA), na etapa de coagulação, após a adição de coagulante e intensa agitação. Na floculação, o choque entre as partículas desestabilizadas ocorre por meio de agitação lenta, formando flocos que são subsequentemente removidos nas etapas seguintes, como sedimentação ou flotação e filtração.
O estudo das condições operacionais da coagulação e floculação, como o tipo e a dosagem de coagulante, a intensidade da mistura e o valor do pH de coagulação, é necessário para melhorar a eficiência do processo (REN et al., 2017). Além disso, as características dos flocos, tais como tamanho, estrutura e resistência, mudam durante a floculação, com tendência de estabilização, e exercem papel importante na escolha da próxima etapa do tratamento de água (NASSER, 2014; VANDAMME et al., 2014; REN et al., 2017; MORUZZI et al., 2017; MORUZZI et al., 2019). Para o estudo das características dos flocos, determinantes no processo de separação, podem ser utilizadas técnicas de análise de imagens não intrusivas, que permitem o acompanhamento da evolução da distribuição de tamanho das partículas (DTP) e da estrutura morfológica dos flocos durante o processo de floculação (MORUZZI; REALI, 2007; BUSHELL et al., 2002).
A sedimentação é uma operação unitária de separação sólido- -líquido utilizada para a remoção de partículas discretas e floculentas, como sólidos suspensos, partículas coloidais e compostos orgânicos (WANG et al., 2011; HUA et al., 2016). A flotação por ar dissolvido (FAD) geralmente é uma alternativa à sedimentação, pois, com instalações mais compactas, pode permitir a mesma eficiência de remoção. Entretanto a FAD não se limita a águas com partículas de baixa densidade e pode ser empregada até mesmo naquelas com picos de turbidez (REALI; MORUZZI; PATRIZZI, 2003). Na FAD, a ascensão de partículas previamente floculadas ocorre com a introdução de água saturada com ar na base da unidade de tratamento, que à pressão próxima da atmosférica precipita microbolhas que se aderem aos flocos, diminuindo sua densidade efetiva. Esses agregados, formados pela união da bolha de ar e floco, são conduzidos à superfície da unidade de flotação, de onde são removidos (REALI, 1991; MORUZZI; REALI, 2014; YUHENG et al., 2011; BONDELIND; SASIC; BERGDAHL, 2013).
As etapas de coagulação e floculação, que ocorrem antes da sedimentação e da FAD, afetam diretamente o desempenho das unidades de separação subsequentes no tratamento de água. Por essa razão, é fundamental avaliar as condições de mistura e as características dos flocos para a escolha adequada da etapa subsequente e, assim, melhorar a eficiência de remoção. O presente trabalho teve como objetivo verificar a sensibilidade da sedimentação e da FAD para pequenas alterações de tamanho dos flocos formados durante a floculação.
Autores: Verônica dos Santos Lopes; Lorena Miranda de Almeida Silva; Rodrigo Braga Moruzzi e André Luiz de Oliveira.
