Autor: Adalcino Fernandes Reis Neto

Transcrição

1 17 a 20 de Agosto de 2010, Rio de Janeiro REMOÇÃO DE MANGANÊS EM ÁGUA SUBTERRÂNEAS DE ABASTECIMENTO PÚBLICO ATRAVÉS DO PROCESSO DE PRÉ OXIDAÇÃO E FILTRAÇÃO EM AREIA Autor: Adalcino Fernandes Reis Neto

2 INTRODUÇÃO O manganês é um metal abundante na crosta terrestre, encontrado no solo e em minerais, principalmente dióxido mangânico. Distribuição das reservas: 44,72% no Estado do Mato Grosso do Sul; 33,09% no Estado do Pará; 15,18% no Estado de Minas Gerais; e 7,01% está distribuído em ordem decrescente pelos Estados do Amapá, Bahia, Espírito Santo, São Paulo, Goiás.

3 INTRODUÇÃO O manganês apresenta-se na água em concentrações que variam entre 0,01 mg/l a 0,6 mg/l. Porém em águas subterrâneas anaeróbicas podem acarretar concentrações altas, atingindo 1,3 mg/l em água neutra e 9,6mg/L em água ácida. De acordo com a portaria 518/04 recomenda-se uma concentração de 0,1 mg/l. A presença de manganês e ferro pode propiciar uma coloração amarelada e turva à água, acarretando ainda um sabor amargo e adstringente. Os sais ferrosos, bastante solúvel em água, são facilmente oxidados e formam hidróxidos férricos que tendem a flocular e depositar.

4 INTRODUÇÃO De acordo com Macedo (2001), águas com ferro na forma ferrosa e a presença de manganês na forma manganosa Mn2+, são formas solúveis, que se não removidos formam óxidos amarronzados, alterando assim as características organolépticas da água. Óxidos amarronzados

5 MANGANÊS PRECIPITADO

6 MANGANÊS PRECIPITADO

7 REMOÇÃO DE MANGANÊS Processos para remoção de manganês: Formação de precipitado e filtração; Troca iônica; Estabilização com polifosfatos; Adsorção por zeólito. A oxidação para formação de precipitado é normalmente o mais apropriado, seja através da aeração ou pelo empregando de oxidantes químicos, como permanganato de potássio, o cloro e dióxido de cloro.

8 REMOÇÃO DE MANGANÊS Processos para remoção de manganês: Formação de precipitado e filtração; Troca iônica; Estabilização com polifosfatos; Adsorção por zeólito. A oxidação para formação de precipitado é normalmente o mais apropriado, seja através da aeração ou pelo empregando de oxidantes químicos, como permanganato de potássio, o cloro e dióxido de cloro.

9 OBJETIVOS Avaliar a eficiência da remoção do manganês através do processo de oxidação com cloro seguido de filtração direta descendente de areia, sendo o processo de filtração precedido de elevação do ph com a aplicação de três tipos de alcalinizantes: Hidróxido de cálcio (Cal Hidratada); Carbonato de sódio (Barrilha Leve); Hidróxido de sódio (Soda Cáustica).

10 MATERIAIS E MÉTODOS 1. Área de estudo Os ensaios do estudo foram realizados no sistema de abastecimento de água da cidade de Araguaína TO; Captação de águas subterrâneas, divididos em centros de produção (CP); Características do CP-01: Centro de Produção Poços Vazão (m³/h) % Atendimento * PTP ,00 21,97 C.P. - I PTP ,00 12,89 * PTP ,00 10,03

11 MATERIAIS E MÉTODOS 2. Período de Estudo O estudo foi desenvolvido no mês de Setembro de Protótipo Para realização dos ensaios foi selecionado o PTP 012 em função do mesmo estar localizado dentro da área do CP I. O protótipo foi instalado próximo ao PTP 012 (Figura 01 e 02) ao qual através de um by-pass parte da vazão do poço era desviada para o sistema de filtração direta descendente.

12 MATERIAIS E MÉTODOS Vista do protótipo instalado próximo ao PTP 012 Vista do by-pass instalado no barrilete do PTP 012.

13 MATERIAIS E MÉTODOS Característica do filtro: Diâmetro de 0,5 m; Material filtrante era constituído de areia com tamanho efetivo de 0,65mm, coeficiente de desuniformidade <1,7 e grãos entre 0,50 e 1,41mm dispostos em uma camada de 0,80 m de espessura. O fundo é constituído de chapa de aço com furos de 1, onde foram acoplados os distribuidores modelo SF 07 com ranhuras de 0,35 mm;

14 MATERIAIS E MÉTODOS Distribuidor Modelo SF 07 Chapa do fundo falso Montagem do Filtro

15 MATERIAIS E MÉTODOS Controle da vazão de entrada nos filtros realizada com rotâmetros e registros; Rotâmetros para controle de vazão na entrada dos filtros

16 MATERIAIS E MÉTODOS O controle da perda de carga nos filtros foi realizado a partir da instalação de manômetros; Manômetros entrada e saída dos filtros

17 MATERIAIS E MÉTODOS 4. Produtos químicos Agentes oxidantes mais comuns são o oxigênio, o cloro e o permanganato de potássio. Equipamento de dissolução do cloro em tabletes.

18 MATERIAIS E MÉTODOS Os principais alcalinizantes utilizados: Hidróxido de cálcio (2%); Carbonato de sódio (8%); e Hidróxido de sódio (12%). Dosador dos alcalinizantes

19 MATERIAIS E MÉTODOS 5. Realização dos Ensaios e Monitoramento Foram realizados três ensaios; Taxa de filtração 305,6 m³/m².dia; Vazão de filtração de 2,5 m³/h; A retrolavegem foi realizada com contra corrente, a uma taxa de 0,8 m³/m².min;

20 MATERIAIS E MÉTODOS Parâmetros monitorados: Vazão (m³/h); Perda de carga (m); Cor aparente (PtCo); Turbidez (NTU); Cloro residual livre (mg/l); ph; e Manganês (mg/l). Colorímetro Hach DR 890 Turbidímetro Hach 2100P Kit Comparador de Cloro e ph Polilab phmetro Orion

21 RESULTADOS E DISCUSSÕES Hidróxido de Cálcio (Cal Hidratada); Carbonato de Sódio (Barrilha Leve); Hidróxido de Sódio (Soda Cáustica); Parâmetros (saída do sistema): Cor Aparente (PtCo); Turbidez (NTU); Manganês (mg/l);

22 HIDRÓXIDO CÁLCIO (CAL HIDRATADA) Tempo Func (h) Cor (Pt Co) Turbidez (NTU) Manganês (mg/l) 0,33 <1 0,28 0,050 1,00 <1 0,19 0,006 2,00 27,0 0,15 0,300 3,00 <1 0,15 0,004 4,00 <1 0,12 0,010 5,00 <1 0,06 0,000 6,00 18,0 0,36 0,054 7,00 <1 0,10 0,004 8,00 <1 0,15 0,002 9,00 15,0 0,30 0,034 Cor Fora Padrão Portaria 518/2004; Turbidez - < 0,5 NTU Ausência de enterovírus, cistos e oocistos; Manganês ph;

23 RELAÇÃO ph x REMOÇÃO DE MANGANÊS Segundo Di Bernardo (2008), ph é um forte condicionante na remoção do manganês; Indices satisfatórios de remoção ph(> 8),

24 CARBONATO DE SÓDIO BARRILHA LEVE Tempo Func (h) Cor (Pt Co) Turbidez (NTU) Manganês (mg/l) 0,25 23,0 0,60 0,390 2,00 34,0 0,75 0,301 4,00 <1 0,18 0,124 6,00 <1 0,24 0,235 7,00 <1 0,31 0,013 8,00 <1 0,24 0,001 10,00 <1 0,16 0,001 10,90 <1 0,13 0,041 Ínicio da operação baixa eficiência de remoção; Cor Fora do padrão; Turbidez Valores dentro do limite estabelecido pela Portaria;

25 RELAÇÃO ph x REMOÇÃO DE MANGANÊS Problemas Operacionais ph instável; Elevadas dosagens do alcalinizante; Alto consumo;

26 HIDRÓXIDO DE SÓDIO SODA CÁUSTICA Tempo Func (h) Cor (Pt Co) Turbidez (NTU) Manganês (mg/l) 0,25 8,0 0,31 0,331 1,75 <1 0,39 0,019 3,75 <1 0,32 0,003 5,75 3,0 0,66 0,290 7,75 <1 0,05 0,079 9,75 <1 0,31 0,021 Valores de cor elevados porém dentro do padrão; Manganês fora do padrão; Possivelmente devido a oxidação do manganês pelo cloro;

27 OXIDAÇÃO MANGANÊS COM CLORO -Cor amarelada (MACEDO, 2001); -Valores fora do padrão de potabilidade; -Aspecto ruim ao consumidor;

28 CONCLUSÕES Sistema de tratamento FRD (Areia) + Oxidação + Alcalinização atendeu o objetivo da pesquisa - remoção do Manganês para os padrões que atendam Portaria 518/2004; A remoção do manganês deve estar correlacionada a condições ideais para o sistema em estudo; Índices satisfatórios de remoção são obtidos em faixas de ph entre 8,0 e 8,5 Confirmando o que a literatura já estabelecia; Índice Médio de remoção 90% - Areia + Cal Hidratada;

29 CONCLUSÕES Consumo de cloro na saída do sistema mantevese constante 0,5 mg/l; Três alcalinizantes empregados obtiveram resultados satisfatórios na remoção do manganês, considerando um tempo de funcionamento de 10 horas; Hidróxido de Sódio e Carbonato de Sódio - Altas Dosagens, Alto Consumo e Elevado Custo de Tratamento; Hidróxido de Cálcio Melhor Custo Benefíco;

30 AGRADECIMENTOS Consultor da Saneatins Nelson de Matos Gerência de Desenvolvimento e Controle da Qualidade

31 MUITO OBRIGADO