INFLUÊNCIA DA VAZÃO NO DESEMPENHO DO PROCESSO DE DESINFECÇÃO EM UNIDADES DE FLUXO CONTÍNUO.

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1 INFLUÊNCIA DA VAZÃO NO DESEMPENHO DO PROCESSO DE DESINFECÇÃO EM UNIDADES DE FLUXO CONTÍNUO. Kristiane Roris de Freitas Tecnóloga em Saneamento Ambiental pelo Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo (CEFET/ES). Graduanda em Química pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES). Priscila Elaine Volkers de Carvalho Tecnóloga em Saneamento Ambiental pelo Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo (CEFET/ES). Ismênia Resende Fonseca Química pela Universidade do Vale do Rio Doce (UNIVALE). Mestre em Engenharia Ambiental pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES). Professora do departamento de química do Centro Federal de Educação Tecnológica do Espírito Santo (CEFET/ES). Renato do Nascimento Siqueira Engenheiro Mecânico e Mestre em Engenharia Ambiental pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES). Doutor em Engenharia Civil pela Loughborough University of Technology, Loughborough, Inglaterra. Professor Visitante do Programa de Pós- Graduação em Engenharia Ambiental da Universidade Federal do Espírito Santo (UFES). Edmilson Costa Teixeira (1) Engenheiro Civil pela Universidade Federal da Bahia (UFBA). Mestre em Engenharia Civil pela Universidade de São Paulo (USP) e Doutor em Engenharia Civil pela University of Bradford, Bradford, Inglaterra. Professor do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental da Universidade Federal do Espírito Santo (UFES). Endereço (1) : Departamento de Engenharia Ambiental GEARH CT / UFES Avenida Fernando Ferrari, s/n, Goiaberias, Vitória ES. CEP: ; Tele-fax: (27) edmilson@npd.ufes.br

2 INFLUÊNCIA DA VAZÃO NO DESEMPENHO DO PROCESSO DE DESINFECÇÃO EM UNIDADES DE FLUXO CONTÍNUO. INTRODUÇÃO Tendo em vista as etapas do tratamento convencional da água destinada ao abastecimento doméstico, a desinfecção é a mais importante e a que requer maiores cuidados. No Brasil, a cloração tem sido o processo de desinfecção mais utilizado para o controle de organismos patogênicos em unidades de contato (UC). Sabe-se que a eficiência da maioria dos processos de tratamento de água é altamente dependente das características do escoamento nas unidades onde se processam as reações (Teixeira, 1993). Para fins de projeto, é comum adotar como parâmetros determinantes do comportamento hidrodinâmico a vazão e o tempo teórico de detenção. Entretanto, a vazão de operação pode ser diferente da vazão de projeto, o que afeta a eficiência do processo através de alterações no comportamento hidrodinâmico do reator (Figueiredo, 2001). As características hidrodinâmicas da UC podem ser determinadas a partir de estudos em modelos reduzidos, associados à técnica de traçadores (Teixeira, 1993). Este trabalho irá avaliar a influência da vazão no processo de desinfecção, tendo como ferramentas, modelos analíticos para estimativas de eficiência de desinfecção. METODOLOGIA O reator que serviu como referência para este trabalho foi o modelo reduzido em escala 1:24 do tanque de contato utilizado na desinfecção de água com cloro da Estação de Tratamento de Água (ETA) da sede do município de Linhares / ES SAAE (Serviço Autônomo de Água e Esgoto). Para observar os efeitos da vazão no comportamento hidrodinâmico da unidade, foram utilizadas diferentes vazões, partindo-se da vazão de projeto (0,074 l/s) e variando-se esse valor em torno de 6 e 12% para mais e para menos. Foram realizados experimentos baseados nas técnicas de traçagem. Com a ajuda dessa técnica, tornou-se possível verificar os efeitos da variação da vazão no escoamento no interior da UC. O traçador utilizado foi utilizado o cloreto de potássio (KCl).

3 s2 e d ti e t10 A concentração de KCl injetada foi monitorada por um condutivímetro, cuja sonda foi posicionada na saída do reator. As informações obtidas foram processadas, fornecendo as curvas de passagem para cada vazão estudada, além dos indicadores necessários para avaliação da EH da unidade. A previsão do consumo de cloro foi feita para a E. coli e para Naegleria, para as diferentes vazões estudadas, de forma a promover uma ED de 99,99%. A utilização desses microorganismos possibilitou a avaliação dos seus comportamentos diferenciados em relação à ação desinfetante do cloro e, ainda, a influência da vazão na ED. Na simulação da ED, foram utilizados os modelos de Chick-Watson e de Wehner e Wilhelm, os modelos mais comuns de previsão da ED. A partir da concentração de cloro determinada pelo modelo de Chick para a E. coli (ED = 99,99%), simulou-se a ED para essa dosagem, utilizando o modelo de Wehner e Wilhelm para as diferentes vazões estudadas. Esse procedimento buscou avaliar a influência dos modelos analíticos na previsão da ED. RESULTADOS PRELIMINARES E DISCUSSÃO A partir da análise dos parâmetros hidrodinâmicos (Figuras 1 e 2), bem como da observação das curvas de passagem, verificou-se a baixa eficiência hidráulica da unidade, que, em geral, é caracterizada pela presença de curtos-circuitos, zonas mortas e mistura. 0,6 10 0,35 0, ,25 0,4 0,3 0,2 0,06 0,07 0,08 s2 d Mo Mo 0,15 ti t10 0,05 0,06 0,07 0,08 Vazão (l/s) Vazão (l/s) Figura 1 Evolução dos indicadores de mistura. Figura 2 Evolução dos indicadores de curto-circuito. Os indicadores de EH obtidos variaram entre 2 e 21%. No entanto, por se tratar de uma faixa de valores muito pequena, essa variação se torna irrelevante à primeira vista.

4 Porém, é importante frisar que pequenas variações na EH de UC s podem resultar em ED s consideravelmente diferentes. A vazão 0,069 l/s merece destaque. Os maiores valores de t i e t 10 foram encontrados para essa vazão, o que sinaliza menores índices de curto-circuito. Além disso, para os indicadores de mistura, a vazão apresentou os menores valores, indicando baixo grau de mistura quando comparado com as outras vazões estudadas. Isso pode significar que essa vazão representa uma vazão ótima para a UC em estudo. Em geral, para a faixa de vazão estudada, a variação da vazão implica em variação do coeficiente de mistura global e do tempo teórico de detenção, que influenciam na dosagem de cloro necessária para a inativação dos microrganismos. O comportamento da eficiência de desinfecção foi avaliado de acordo com o modelo de Wehner e Wilhelm, utilizando-se uma concentração de cloro igual a 0,17 mg/l, determinada pelo modelo de Chick-Watson, para a vazão de projeto da unidade de contato (0,074 l/s). Os resultados encontram-se resumidos na Tabela 1. Na Tabela 2 estão descritas as concentrações que, de acordo com o modelo de Wehner e Wilhelm, seriam suficientes para efetuar a desinfecção. Tabela 1 ED estimada pelo modelo de Wehner e Wilhelm para E. coli, utilizando a dosagem de cloro prevista no modelo de Chick. Vazão (l/s) d C (mg/l) ED (%) 0,065 0,322 99,81 0,069 0,306 99,80 0,074 0,363 0,17 99,60 0,078 0,382 99,47 0,083 0,422 99,21 Os resultados indicam que a concentração prevista de acordo com o modelo de Chick- Watson (0,17 mg/l) não efetuou eficientemente a desinfecção da água em nenhuma das vazões estudadas. Apesar de em termos percentuais, a diferença da eficiência de desinfecção entre as cinco vazões estudadas não ser significativa, em valores absolutos essa diferença representa risco à saúde pública.

5 Tabela 2 - Previsão da dosagem de cloro para efetuar a inativação da E. coli (ED = 99,99%). Vazão (l/s) d Wehner e Wilhelm Chick C (mg/l) C (mg/l) 0,065 0,322 0,45 0,14 0,069 0,306 0,46 0,15 0,074 0,363 0,61 0,17 0,078 0,382 0,69 0,18 0,083 0,422 0,84 0,19 CONCLUSÕES A variação da vazão para a faixa estudada não resultou em grandes alterações nos indicadores de curto-circuito e mistura. Porém sensíveis mudanças na hidrodinâmica do reator, representadas pela variação do tempo de detenção e do coeficiente de mistura global, influenciaram significativamente a previsão de eficiência de desinfecção. Na previsão da eficiência de desinfecção, para a faixa de vazão estudada, a UC apresentou uma tendência de aumento da dosagem de cloro à medida que se aumenta a vazão. Porém, a vazão 0,069 l/s, mesmo não sendo a vazão determinada pela Lei de Froude, é a que apresentou a melhor eficiência. É importante observar que a concentração de cloro determinada por Chick-Watson para uma ED de 99,99%, quando aplicada ao modelo de Wehner e Wilhelm, resulta em ED s bem inferiores, para todas as vazões estudadas. Portanto, pode-se inferir que o modelo de Chick-Watson subdimensiona as dosagens de desinfetante, tornando-se mais crítico à medida que se aumenta a vazão, reduzindo assim a eficiência de desinfecção da UC. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS FIGUEIREDO, I.C. Estudo da Influencia da Hidrodinâmica e da Resistência de Microrganismos no Consumo de Cloro para Desinfecção de Água. Dissertação de Mestrado. Departamento de Hidráulica e Saneamento - PMEA/UFES, FONSECA, I. R. Avaliação da influência da eficiência hidráulica no desempenho da desinfecção em tanques de contato de água com cloro utilizando como referência os grupos coliformes totais e fecais. Dissertação de Mestrado. Departamento de Hidráulica e Saneamento - PMEA/UFES, TEIXEIRA, E.C. Hydrodynamic Processes and Hydraulic Efficiency of Chlorine Contact Units, Ph.D. Thesis, Department of Civil Engineering, University of Bradford, England, 1993.