Resumo
Este trabalho teve como propósito investigar o processo de floculação lenta, para água de baixa turbidez, utilizando-se o sulfato de alumínio (Al2(SO4)3 x 16.H2O) como coagulante. Os resultados experimentais foram obtidos em ensaios de bancada. O artigo apresenta considerações acerca da distribuição do tamanho de partículas e da análise clássica de floculação. Os resultados obtidos foram avaliados baseados na cinética de agregação e ruptura e na distribuição dos tamanhos de partículas tendo como parâmetro o diâmetro médio dos flocos. Verificou-se que a técnica de análise de imagem foi apropriada para tal estudo, que constatou uma distribuição uniforme das partículas quando deslocadas para direita nos gráficos de DTP, no sentido dos diâmetros maiores, enquanto que a concentração de partículas menores foi maior nos tempos iniciais de floculação. Constatou-se que o estado estacionário para o gradiente médio de velocidade adotado ocorreu 10 minutos após o alcance da eficiência máxima de floculação.
Introdução
A coagulação e a floculação são os processos mais comuns em sistemas de separação de fases cujo objetivo é a remoção de partículas e coloides no tratamento de água. São nessas unidades que ocorrem mudanças significativas na distribuição do tamanho de partículas (DTP) para melhorar a eficiência das técnicas de remoção dos processos subsequentes do tratamento. A falta de conhecimento dos fatores que influenciam no processo de coagulação, como dosagens de coagulante e pH, tempo e velocidade de sedimentação, compromete, o desempenho das estações de tratamento de água (ETAs) (DI BERNARDO et al., 2003; JARVIS et al., 2005; ZHANG et al.,2011; REN et al., 2016).
Thomas et al. (1999), Santos et al. (2004) e Gregory (2009), afirmam que o processo de floculação envolve, basicamente, dois mecanismos: adesão, que corresponde a desestabilização de partículas pela adição de coagulantes/floculantes que ajustam as condições químicas e transporte, que refere-se à agitação introduzida ao meio provocando colisões das partículas desestabilizadas para formação de agregados. Estes podem ocorrer através da difusão browniana (floculação pericinética), pelo movimento induzido do fluido (floculação ortocinética) ou pela sedimentação diferencial, onde há encontro das partículas com diferentes velocidades de sedimentação. O processo de tratamento de água para abastecimento geralmente apresenta partículas maiores, onde a interação pericinética é dificultada, o que a torna insignificante quando comparada à interação ortocinética e à sedimentação diferencial.
De acordo com Thomas et al. (1999), a tentativa de descrever a variação do tamanho das partículas, em meio aquoso, iniciou-se com Smoluchowski (1917) através de um modelo baseado nas hipóteses de que a eficiência das colisões entre as partículas é de 100%, o escoamento é laminar, as partículas estão monodispersas, não ocorre ruptura dos flocos formados, todas as partículas são esféricas e permanecem assim após as colisões, e as colisões ocorrem somente entre duas partículas.
Seguindo as premissas de Smoluchowski (1917), Camp & Stein (1943) empregaram o número de Camp (GT), adimensional e que representa a probabilidade do número de colisões entre partículas floculentas. Entretanto, de acordo com Thomas et al. (1999), apenas o número de Camp não era suficiente para descrever o processo de floculação, visto que não considerava o efeito da quebra dos flocos.
Dessa forma, Argaman e Kaufman (1970) consideraram o efeito da erosão dos flocos, devido as tensões cisalhantes resultantes das colisões entre partículas, representados pelas constantes de agregação e ruptura. De acordo com os autores, a ruptura dos flocos pode ocorrer através de dois fatores: erosão superficial de partículas primárias presentes nos flocos e fragmentação dos mesmos em flocos de tamanho similar.
Autores: Ricardo Henrique de Andrade Dutra; André Luiz de Oliveira e Rodrigo Braga Moruzzi.
