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Remoção de turbidez para pré-tratamento de água por eletrocoagulação

Resumo

A elevação da turbidez em mananciais para água de abastecimento humano acarreta em altos custos para ETAs, sendo assim o pré−tratamento é uma alternativa para sua remoção. Como alternativa, o objetivo deste trabalho é tratar a água com elevada turbidez pela técnica de eletrocoagulação, utilizando eletrodos de alumínio. Para os ensaios a corrente elétrica foi variada (0,54 A e 1,51 A) e tempo (13min 45seg e 31min e 45 seg). Além da determinação da turbidez os dados obtidos de cor aparente, pH final e consumo de energia também foram utilizados. Realizados os ensaios e obtidas as correlações lineares, foi possível identificar que a eletrocoagulação é uma boa alternativa na remoção de turbidez, pois as eficiências de remoção estiveram com valores acima de 90%, destacando que para a corrente elétrica mais alta os valores ultrapassaram os 99%, onde também obteve OR de correlação linear de 0,88, demonstrando forte correlação positiva, bem como para a cor aparente, que também apresentou valores de remoção acima de 90%. Quanto ao pH teve interação mais forte com o tempo mas também moderada com a corrente, e o consumo de energia que apresentou uma correlação forte positiva com a corrente elétrica que ficou evidenciado nos valores encontrados, de que quando a corrente aumenta o consumo também. Assim, pôde−se inferir que um pré−tratamento por eletrocoagulação é uma técnica promissora para o tratamento de água com turbidez elevada

Introdução

A água destinada ao abastecimento domiciliar é usualmente captada em mananciais superficiais, ou poços de água subterrânea, porém para ser considerada potável passa por determinados tipos de tratamento até achegada ao consumidor final. Para que seja destina ao consumo direto (beber e preparação de alimentos) deve atender a legislação pertinente, como a PRC nº 5 de 28 de setembro de 2017, anexo XX (BRASIL, 2017), que estabelece os valores máximos permitidos de parâmetros químicos, físicos, biológicos e radioativos, para ser considerada potável. Assim, o tratamento de água é indispensável. No Brasil, é ampla a adoção do tratamento convencional, e se baseia na clarificação utilizando-se de unidades de coagulação e floculação, decantação/flotação, filtração, seguido de desinfecção e correção do pH.
O processo de coagulação consiste em reações físicas e químicas, simultâneas, que desestabiliza partículas coloidais suspensas, devido a adição de sais metálicos, geralmente compostos de alumínio e ferro (ex: sulfato de alumínio, sulfato ferroso) que juntamente com uma mistura rápida do coagulante no meio aquoso resulta na formação de flocos por meio da agregação destas partículas desestabilizadas (HOLT, et al., 2002; LEAL & LIBÂNIO, 2002). Porém, as desvantagens desse processo estão relacionadas aos custos, manutenção e geração de lodo (HAN, SONG & KWON, 2002). No lodo da Estação de Tratamento de Água (ETA) usualmente estão presentes os resíduos dos produtos que foram utilizados durante o tratamento, sendo este um dos principais problemas associados à coagulação convencional, visto que para a disposição adequada, este lodo precisa ser tratado, para evitar a contaminação do ambiente (CORNWELL, 2010).
As partículas coloidais suspensas presentes na água, confere a ela um aspecto nebuloso e esteticamente indesejável,chamado de turbidez. Essas partículas variam em tamanho, sendo classificadas de grosseiras à colóides, e ocasionam a dispersão e absorção de um feixe de luz que incide na amostra, quando determinado o seu valor de turbidez. A turbidez decorre de materiais variados como argila e silte, micro-organismos, matéria orgânica, descarga de efluentes, entre outros. Devido às dimensões destes materiais podem ocorrer diferentes variações nas soluções como as dispersões coloidais ou suspensões no meio aquoso que se encontram (DI BERNANDO, 2004; RICHTER, 2009; RICHTER NETTO, 1991).
Os altos valores de turbidez das águas de mananciais superficiais que chegam na ETA podem ser incitada por grandes volumes de chuvas na bacia hidrográfica. O que de fato acarreta em elevados custos com a coagulação química, uma vez que será extrapolada a quantidade diária utilizada do coagulante, bem como a geração de lodo intensificada, necessitando de limpeza da unidade, e também a destinação final deste lodo. Para tal o pré−tratamento é uma alternativa primária à inviabilização de processos de ETAs convencionais, podendo ser utilizadas diferentes técnicas, como filtração com materiais de diferentes dimensões (areia, seixos rolados) e também por agentes químicos.
A necessidade de se trazer novas tecnologias ao tratamento convencional de água em situações emergenciais se faz presente, à medida que as técnicas disponíveis já não são mais suficientes. Neste sentido, a eletrocoagulação entra como um tratamento de água alternativo, não recente, mas com poucos estudos de aplicação no Brasil.
A eletrocoagulação consiste em um método baseado no processo eletroquímico de coagulação. O reator de eletrocoagulação, em sua forma mais simplificada, é composto por uma célula eletrolítica, que consiste em um ânodo e um cátodo (eletrodos), em que uma corrente elétrica é fornecida ocasionando as reações de oxidação e redução nos eletrodos. Como resultado das reações eletrolíticas, o coagulante é gerado in situ pela oxidação do metal do ânodo e então uma parcela do poluente coagulado pode flotar para a superfície pelos gases de hidrogênio e oxigênio formados e liberados no cátodo e no ânodo, respectivamente, na forma de bolhas de gás (MOLLAH, et al. 2001; EMAMJOMEH & SIVAKUMAR, 2009; ALAM & SHANG, 2016).

Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a remoção de altos valores de turbidez por meio do pré-tratamento de água por eletrocoagulação.

Autores: Andressa Gabriela Glusczak; Cristiane Graepin; Gustavo Holz Bracher; Ezequiel Andrei Somavilla; e Elvis Carissimi.