Coagula§£o, Flocula§£o e Decanta§£o - 2012

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  • COAGULAO/FLOCULAO

    As impurezas contidas na gua podem encontrar-se em:

    Suspenso Dissolvidas

    As suspenses podem ser:

    Grosseiras: facilmente capazes de flutuar ou decantar, quando a gua estiver em repouso (ex: folhas, slica, restos vegetais, etc.).

    Finais: turbidez, bactrias, plankton, etc. Coloidais: emulses (CO2), ferro e mangans oxidado, etc.

    As impurezas dissolvidas so: a dureza (sais de clcio e magnsio), ferro e

    mangans no oxidados.

    A coagulao tem por objetivo aglomerar as impurezas que se encontram

    em suspenses finais (ou em estado coloidal) e algumas que se encontram

    dissolvidas, em partculas maiores que possam ser removidas por decantao ou

    filtrao.

    Este fenmeno de aglomerao ocorre devido duas aes distintas:

    1) Uma desestabilidade onde, por adio de produtos qumicos se

    neutralizam as forcas eltricas superficiais e se anulam as forcas

    repulsivas (coagulao).

    2) Uma aglomerao dos colides descarregados at a formao de

    flocos que sedimentam a uma velocidade adequada. Esta

    aglomerao facilitada pela agitao suave, porm completa para

    facilitar o contato dos flocos uns com os outros. Esta chamada de

    floculao sem, contudo quebr-los.

    O processo de coagulao/floculao/sedimentao se inicia na cmara de

    mistura rpida. A finalidade desta cmara criar condies para que em poucos

    segundos, o coagulante seja uniformemente distribudo por toda a massa dgua.

  • Nesta cmara tem-se uma agitao muito intensa, promovida por

    agitadores, ou devido prpria hidrodinmica em alguma parte da ETA. No caso

    da ETA Castelo Branco (Curado Recife-PE) a cmara de mistura fica na entrada

    da ETA, logo aps o venturi (onde injetado o coagulante) a alta velocidade da

    gua e as gincanas localizadas na cmara promovem condies timas para a

    mistura.

    Ao sair da cmara de mistura, a gua segue para a cmara de floculao.

    Nesta, os flocos (sementes de flocos gerados na coagulao) iro agregado, por

    adsoro, as partculas dissolvidas ou em estado coloidal. H casos em que so

    utilizadas duas camadas de floculao, uma com velocidade mais baixa, onde os

    flocos comeam a crescer e entra com velocidade um pouco maior (para evitar a

    decantao dos flocos maiores), pois os mesmos continuam a aumentar de

    tamanho.

    Ao sair da cmara de floculao, a gua segue para os decantadores, onde

    a velocidade bem pequena, fazendo com que os flocos sedimentem. Durante

    este caminho eles vo arrastando (e ativando) ainda partculas que vo

    encontrando ate atingir o fundo do decantador, para constiturem assim o

    chamado lodo qumico (formado pela adio de coagulantes, geralmente no

    naturais).

    Reagentes Utilizados Os reagentes utilizados no processo de coagulao so agrupados em trs

    categorias:

    Coagulantes: compostos, geralmente de ferro ou alumnio. Capazes de produzir hidrxidos gelatinosos insolveis e englobar as impurezas.

    Alcalinizantes: capazes de conferir a alcalinidade necessria coagulao (calviva - xido de clcio; hidrxido de clcio; hidrxido de sdio soda

    caustica; carbonato de sdio barrilha).

    Coadjuvantes: capazes de formar partculas mais densas e tornar os flocos mais lastrados (argila, slica ativa, polieletrlitos, etc.)

  • Propriedades dos Coagulantes

    Reagem com lcalis produzindo hidrxidos gelatinosos que envolvem e adsorvem impurezas (remoo de turbidez).

    Produzem ons trivalentes de cargas eltricas positivas, que atraem e neutralizam as cargas eltricas dos colides que, em geral so negativas

    (remoo de cor).

    Fatores que Influenciam a Coagulao

    Espcie de Coagulante o Ferro o Alumnio o Outros metais ou substncias naturais

    Quantidade de Coagulante o Turbidez e cor a serem removidas o Ao teor bacteriolgico

    Embora existam tabelas que relacionem a turbidez com a quantidade de

    coagulante, apenas ensaios (no tar teste que dizem a quantidade exata)

    dosagens maiores de coagulantes reduzem a quantidade de reagentes para

    desinfeco.

    Teor e Tipo da Cor e Turbidez o Maior ou menor quantidade de colides o Maior ou menor quantidade de emulsificantes o Substancias coloridas diversas, etc

    Outras Caractersticas Qumicas da gua o Alcalinidade o Teor de ferro o Matria orgnica, etc.

  • pH da gua o H um pH timo de floculao, que determinado

    experimentalmente.

    Tempo de Misturas Rpidas e Lenta o Rpida, far a distribuio do coagulante de maneira uniforme o Lenta, para formao do floco (floculao). Aglomerao do material

    gelatinoso (cogulo) em partculas maiores que decantam mais

    rapidamente.

    Temperatura o A coagulao ocorre de forma melhor em temperaturas mais altas

    (temperatura mais baixa aumenta o consumo de coagulante).

    Agitao o Velocidade Pequena formao dos flocos diminui dificultando a

    decantao

    o Velocidade muito alta (agitao violenta) h formao dos flocos e depois a quebra dos mesmos em partculas menores retardando a

    decantao.

    Presena de Ncleos o Os coadjuvantes (aditivos de floculao) so substncias capazes de

    promover ncleos mais densos para flocos mais pesados.

    Processo de Coagulao disperso do coagulante e sua reao com a alcalinidade para a formao do gel e ainda a aglomerao dessa gelatina para a

    formao do floco (floculao).

    Coagulao: mistura rpida e continua ainda na lenta

    Floculao: mistura lenta

  • Coagulantes Utilizados

    Alumnio - estudos vm demonstrando que a hidrolise dos sais de alumnio e ferro

    bem mais complexo do que apresentada nas equaes citadas na literatura.

    Estas, porm, so de utilidade na obteno aproximada dos produtos das reaes

    e das relaes quantitativas.

    Sulfato de Alumnio - de longe o mais utilizado entre os coagulantes. um slido

    cristalino de cor branca-acinzentada, contendo aproximadamente 17% de Al2O3

    solvel em gua. disponvel em pedra, em p ou em solues concentradas.

    Na hidrolise do on alumnio, em gua pura com pH baixo predomina a forma Al+++

    e em solues alcalinas Al(OH)4- e Al(OH)5--. Em solues diludas na neutralidade

    temos o Al(OH)3.

    Na gua, o Al2(SO4)3 . 18H2O reage com a alcalinidade natural formando o

    Al(OH)3 segundo a reao.

    ( ) ( ) ( ) 234232342 623318 COOHAlCaSOHCOCaOHSOAl +++

    O Al(OH)3 ir formar os flocos e o CO2 o responsvel pelo aumento da

    acidez da gua.

    Quando a alcalinidade natural reduzida, geralmente adiciona-se cal

    ((Ca(OH))2 ou carbonato de sdio Na2CO3.

    ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) 2234322342

    23422342

    315233181823318

    COOHOHAlNaSOCONaOHSOAlOHOHAlCaSOOHCaOHSOAl

    +++++++

    Outros sais de Al: sulfato duplo de alumnio e amnio Al2(SO4)3 . (NH4)2SO4 .

    24H2O (Almen de Amnio) e Na2Oal2O3 (Almen de Sdio).

  • O sulfato apresentado em 3 formas:

    Branco: isento de ferro. Mais onerosa e desnecessria, pois possui caractersticas dispensveis (iseno de ferro)

    Amarelo: o mais comum e mais barato. Produzido da reao do cido sulfrico com a bauxita pulverizada

    Negro: mistura do branco ou amarelo com carvo ativado (2 a 5%) para remoo de gosto e cheiro.

    Coagulantes de Ferro Sulfato ferroso (FeSO4.7H2O) um slido cristalino de cor branca

    esverdeada, que obtido como subproduto de outros processos qumicos,

    principalmente a decapagem do ao.

    Disponvel na forma liquida (da decapagem), encontrado tambm na

    forma granular.

    O ferro ferroso,quando adicionado gua precipita a forma oxidada de

    hidrxido de ferro (ferro III), assim a adio de cal ou cloro geralmente

    necessria para uma coagulao efetiva.

    ( ) ( ) OHCaSOOHFeOOHCaOHSOFe 24322242 13222127 ++++

    Reao de pH alcalino (9 a 11) / clarificao de guas turvas com abastecimento

    com cal

    Caparrosa clorada preparada adicionando-se cloro para oxidar o sulfato

    ferroso.

    A vantagem em relao a Cal que a coagulao pode ser obtida numa

    extensa faixa de pH entre 4,8 e 11,00

    ( ) OHFeClSOFeClOHFeSO 23342224 2173 +++

  • Disponvel na forma granular marrom-avermelhado, que rapidamente

    solvel em gua.

    ( ) ( )( ) ( ) 432242

    2432342

    323

    6323

    CaSOOHFeOHCaSOFe

    COCaSOOHFeHCOCaSOFe

    +++++

    O cloreto frrico, FeCl3 . 6H2O usado, primariamente, na coagulao de

    esgotos sanitrios e industriais, e encontra aplicaes limitados no tratamento de

    gua.

    Obtido clorando-se ferro. Disponvel comercialmente nas formas slida e

    liquida, altamente corrosivo (armazenagem).

    Hidratado (FeCl3.6H2O) ou anidro (FeCl3) / pH de 4 a 11.

    Alcalinizantes

    Dentre os alcalinizantes, o mais utilizado pelo seu baixo custo a Cal (cal

    virgem ou viva, cal hidratada ou extinta, cal dolomtica, so outras denominaes

    do xido de clcio). Podem tambm ser utilizado o hidrxido de clcio [CaOH)2] e

    de misturas deste com o xido de magnsio (MgO) e o hidrxido de magnsio

    [Mg(OH)2].

    Cal Virgem - Ca O da ordem 80% (rejeitar com menos de 70%)

    Cal Hidratada - Ca O da ordem 90% (rejeitar

  • Polmeros Sintticos

    So substncias qumicas orgnicas de cadeia longa e alto peso molecular,

    disponveis numa variedade de nomes comerciais.

    Polieletrlitos so classificados de acordo com a carga eltrica na cadeira

    do polmero, os carregados positivamente so chamados de catinicos e os que

    no possuem carga eltrica so os no-inicos.

    Os antnicos e os no-inicos so geralmente utilizados com coagulantes

    metlicos para promoverem a ligao entre