APLICAÇÃO DE POLIELETRÓLITO EM FLOCULADOR DE MANTA DE LODO NA REMOÇÃO DE COR NO TRATAMENTO DE ÁGUAS SUPERFICIAIS

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1 APLICAÇÃO DE POLIELETRÓLITO EM FLOCULADOR DE MANTA DE LODO NA REMOÇÃO DE COR NO TRATAMENTO DE ÁGUAS SUPERFICIAIS Ailton Barreto dos Santos ( * ) Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira UNESP - Campus de Ilha Solteira. Graduando em Engenharia Civil Tsunao Matsumoto Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira UNESP - Campus de Ilha Solteira. Endereço ( * ) : Alameda Bahia, Departamento de Engenharia Civil - CEP Ilha Solteira SP. Fone: +55(18) Fax: +55(18) ailtonbarretho@bol.com.br RESUMO A presente proposta de pesquisa foi motivada pela crescente demanda de consumo de água de abastecimento e pela procura de novas fontes de captação de água de lagos ou represas de áreas pantanosa que apresentam substâncias húmicas dissolvidas. Para remediar esta situação, propõe-se a utilizar dispositivos como o floculador hidráulico de manta de lodo e decantadores de alta taxa aplicando vários tipos de polieletrólitos na remoção da cor conferida pelas substâncias húmicas. Quanto ao dispositivo a ser utilizado, os estudos recentes demonstram que pode contribuir no aumento do volume de água tratada (Tangerino et al, 1997, 1998, 1999). Nestas pesquisas constatou-se que o tempo de floculação foi menor que em floculadores convencionais e qualidade dos flocos foi melhor, mais adequado para aplicação em decantador de alta taxa. Apesar das vantagens experimentais apresentadas, poucas estações foram construídas com este tipo de floculadores e decantadores, conforme publicado por Nanninga (1987), apenas para suprir a demanda de água de abastecimento no pico de consumo de verão. Outros como Rousseau (1990) relatam aplicações de módulos tubulares em decantadores de fluxo ascendente tipo Pulsator para aumentar a capacidade de tratamento da estação. Os resultados preliminares alcançados em Jar Test através do uso de polieletrólitos como agentes de remoção de cor revelou ao longo dos ensaios como sendo uma ótima substância no processo de coagulação e floculação, além de atingir seu objetivo proposto eficazmente e atuando da mesma forma simultaneamente na remoção de turbidez presente na água. Os ensaios realizados no floculador de manta de lodo foram sempre norteados pelos testes observados nos ensaios de Jar Test. E os resultados apresentados foram bem semelhantes aos obtidos nos ensaios preliminares, em concordância com estudos realizados usando este tipo de módulo no sentido de contribuir no aumento de água tratada (Tangerino et al, 1997, 1998, 1999). Nos ensaios com floculador de manta de lodo, utilizando o polieletrólito de melhor desempenho obteve-se resultados que podem ser considerados satisfatórios. Entretanto, serão necessárias maiores investigações no que diz respeito à utilização deste sistema de tratamento na remoção de cor e turbidez da água bruta de fontes superficiais naturais. Palavras chaves: águas superficiais, polieletrólito, remoção de cor, floculador de manta de lodo. INTRODUÇÃO A água a ser usada num suprimento público deve ser potável, isto é, obedecendo a Portaria 1469/2001 do Ministério da Saúde. Não deve ser quimicamente pura, porque a água carente de substância dissolvida não tem paladar. Acredita-se, geralmente, que a presença de certos minerais na água é essencial à saúde, e por esse motivo algumas águas são consideradas mais saudáveis que outras. Como a demanda de consumo de água de abastecimento tem se tornando um desafio cada vez maior, principalmente sobre os grandes centros urbanos. A procura de novas fontes de captação de água de lagos ou represas de áreas pantanosa tem sido opções em estudo, todavia estes mananciais apresentam substâncias húmicas dissolvidas. Para remediar esta situação, propõe-se a utilizar 1

2 dispositivos como o floculador hidráulico de manta de lodo e decantadores de alta taxa (Matsumoto & Guilherme 2000) aplicando vários tipos de polieletrólitos na remoção da cor conferida pelas substâncias húmicas a água. Quanto ao dispositivo a ser utilizado, os estudos recentes demonstram que pode contribuir no aumento do volume de água tratada (Tangerino et al, 1998). Nestas pesquisas constatou-se que o tempo de floculação foi menor que em floculadores convencionais e qualidade dos flocos foi melhor, mais adequado para aplicação em decantador de alta taxa. Portanto o presente estudo visa o tratamento em relação à eliminação da cor deste bem natural limitado e de inescusável importância, através da utilização de floculador hidráulico de manta de lodo e decantadores de alta taxa aplicando vários tipos de polieletrólitos. MATERIAIS E METODODOS Existem poucas informações a respeito de remoção de cor de águas superficiais em processos de tratamento de água (Di Bernardo & Di Bernardo, 1998), que será necessário realizar testes preliminares em laboratório através do Jar Test para obtenção de dados iniciais de operacionalização do sistema. Os primeiros testes conduzidos em ensaios de Jar Test foram realizados variando a concentração de dois tipos de polieletrólito para remoção de cor de uma água bruta com turbidez inicial de 10UT e cor de 100UC, submetidos à variação de ph. Com o polieletrólito que apresentar o melhor resultado no ensaio de Jar Test será utilizado no ensaio com o modulo experimental reduzido de manta de lodo. O tempo de sedimentação do Jar Test foi de 20 minutos, correspondente ao tempo gasto para a água coagulada e floculada atravessar o decantador de alta taxa antes de adentrar ao sistema de filtração. No teste com modulo experimental reduzido operado com taxa de filtração de 120m 3 /m 2.d e nas condições de operação, verificar se há a real possibilidade da utilização deste dispositivo de floculação de manta de lodo acoplado ao decantador de alta taxa no estudo da capacidade de remoção de cor e turbidez para a melhoria da qualidade da água tratada. RESULTADOS Inicialmente foram realizados ensaios no aparelho de Jar-Test para buscar as melhores dosagens dos polieletrólitos a serem utilizados no módulo experimental. Para este trabalho, serão apresentados os resultados do polieletrólito que apresentou a menor dosagem na remoção combinada de turbidez e cor nos testes de variação do ph da água bruta testada. Os resultados de Jar Test São apresentadas nas Tabelas 1 a 3, destes foram realizados testes de remoção no modulo experimental reduzido com as melhores dosagens obtidas. Tabela 1 Teste de remoção de cor para água bruta de 10UT, 100UC e ph=7,5 utilizando polieletrólito sintético. Jarro 1º 2º 3º 4º 5º 6 Dosagem (mg/l) 2,70 3,30 4,00 4,65 5,30 5,95 Turbidez (UT) / Cor (UC) Tempo de sedimentação (min.) 9,80 / 25 3,56 / 17 2,45 / 18 3,20 / 17 2,30 / 15 2,25 / ,02 / 18 2,15 / 14 1,63 / 12 1,78 / 15 1,53 / 12 1,89 / ,48 / 12 0,91 / 10 0,55 / 10 0,51 / 12 0,50 / 09 0,51 / ,13 / 10 0,50 / 09 0,31 / 09 0,31 / 10 0,21 / 05 0,24 / Mistura rápida: 15s a 300rpm. Floculação: 30min a 30rpm 2

3 Tabela 2 Teste de remoção de cor para água bruta de 10UT, 100UC e ph=8,0 utilizando polieletrólito sintético. Jarro 1º 2º 3º 4º 5º 6 Dosagem (mg/l) 2,70 3,30 4,00 4,65 5,30 5,95 Turbidez (UT) / Cor (UC) Tempo de sedimentação (min.) 9,60 / 23 3,50 / 16 2,10 / 19 2,20 / 17 2,30 / 17 2,25 / ,20 / 17 2,18 / 12 1,43 / 12 1,68 / 15 1,53 / 14 1,49 / ,30 / 12 0,94 / 10 0,35 / 09 0,51 / 10 0,50 / 11 0,41 / ,04 / 10 0,53 / 10 0,31 / 08 0,31 / 09 0,21 / 07 0,23 / Mistura rápida: 15s a 300rpm. Floculação: 30min a 30rpm Tabela 3 Teste de remoção de cor para água bruta de 10UT, 100UC e ph=9,0 utilizando polieletrólito sintético. Jarro 1º 2º 3º 4º 5º 6 Dosagem (mg/l) 3,30 4,00 4,65 5,30 5,95 6,65 Turbidez (UT) / Cor (UC) Tempo de sedimentação (min.) 3,30 / 15 2,50 / 17 1,75 / 15 1,20 / 13 1,30 / 14 2,25 / ,20 / 11 2,18 / 12 1,50 / 10 0,78 / 09 0,57 / 09 1,49 / ,30 / 09 1,94 / 08 0,75 / 08 0,51 / 06 0,50 / 05 0,61 / ,04 / 08 0,67 / 07 0,61 / 07 0,41 / 04 0,41 / 05 0,49 / Mistura rápida: 15s a 300rpm. Floculação: 30min a 30rpm Na faixa de variação de ph testada, entre 7,5 a 9,0, baseadas em algumas águas superficiais da região, as melhores dosagem para o polieletrólito catiônico escolhido no Jar Test foram de 5,30 a 5,95mg/L, pois com o outro polieletrólito as dosagens para a obtenção dos mesmos resultados foram necessários soluções até 4 vezes mais concentrada. Pelas Tabelas 1 a 3, obteve-se resultados excepcionais tanto na remoção de cor e turbidez, reduzindo a turbidez de 10UT para até 0,21UT e cor de 100UC para até 4UC, nas dosagens já mencionadas. De posse destes resultados, iniciou-se os ensaios no modulo experimental reduzido, e seus resultados estão apresentados nas Figuras 1 e 2 e os dados organizados nas Tabelas 4 e 5, são relativas as aplicações destas dosagens ótimas encontradas no Jar-Test e empregadas no modulo experimental reduzido de floculador de manta de lodo e decantador de alta taxa. As Tabelas 4 e 5 só trazem os valores de cor, pois este foi o intuito destes ensaios realizados no modulo experimental. Tabela 4- Teste de remoção de cor para água bruta de 10UT e 100UC utilizando dosagem de 5,95mg/L. Cor (UC) Hora/Minutos

4 Cor da água (UC) Tempo (min.) Figura 1- Curva de remoção de cor para água de 10UT e 100UC utilizando dosagem de 5,95mg/L. Tabela 5- Teste de remoção de cor para água bruta de 10UT e 100UC utilizando dosagem de 5,30mg/L. Cor (UC) Hora/Minutos Cor da água (UC) Tempo (min.) Figura 2- Curva de remoção de cor para água de 10UT e 100UC utilizando dosagem de 5,30mg/L. Pelas figuras pode-se notar que os ensaios no modulo experimental foram relativamente interessantes, pois a redução de cor não foi tão significativa comparada ao Jar Test. O melhor resultado obtido neste teste de remoção de cor, tanto com 4

5 dosagem de 5,30 como de 5,95mg/L foi de 16UC, levemente acima do valor recomendado pela portaria do Ministério da Saúde que fixa em valor máximo permitido de 15UC. A dosagem aplicada foi suficiente pata remover turbidez da água bruta, mas quanto a remoção de cor apresentou ser insuficiente. Outros estudos mais detalhados fazem necessários para otimizar a dosagem de polieletrólito requerido num sistema de tratamento real que garanta os padrões de potabilidade recomendados. CONCLUSÃO Os resultados alcançados com Jar-Test foram satisfatórios, pois em algumas dosagens conseguiu-se devolver à água praticamente a sua cor inicial mostrando a eficiência na remoção de cor por parte deste polieletrólito. Dos resultados alcançados em Jar-Test com os polieletrólitos usados, o que melhor apresentou resultado foi quando usado na dosagem de 5,30 mg/l, a água retomou a sua cor natural. A dosagem de 5,95mg/L também mostrou ser bastante interessante quanto a remoção conjunta da turbidez. Levado por estes resultados alcançados anteriormente, os ensaios no floculador de manta de lodo foi, portanto orientado com base nos dados do ensaio preliminar em Jar-Test. E os resultados também obtidos foram bem animadores, visto que foi possível atingir índices relevantes quanto à remoção de cor, de 100UC para 16UC. Novos estudos mais detalhados devem ser realizados para otimizar a dosagem de polieletrólito para melhor remover a cor em dispositivos de tratamento em escala real. Agradecimentos. Ao CNPq pela concessão de bolsa de Iniciação Científica e à FAPESP pelo apoio financeiro para montagem da infraestrutura experimental. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFIAS BABBITT, H. (1977) - Abastecimento de água - Ed. Edgard Blucher, São Paulo, 350p. CROUÉ, J.P.; DEBROUX, J.F.; AMY, G.L.; AIKEN, G.R.; LEENHEER, J.A. (1999). Natural Organic Matter Structural Characteristics and Reactive Properties. In: Formation and Control of Desinfection By-Products in Drinking Water. AWWA, Denver, USA, p CHOWDHURY, Z.K.; AMY, G.L. (1999). Modeling Disinfection By-Product Formation. In: Formation and Control of Desinfection By-Products in Drinking Water. AWWA, p DI BERNARDO, L. Métodos e técnicas de tratamento de água. Rio de Janeiro: ABES, vol. DI BERNARDO, L., DI BERNADO, A. S. (1998) - Utilización de polímeros sintéticos y naturales como ayudantes de floculación una nueva metodologia en base al diagrama de coagulación. In: CONGRESSO INTERAMERICANO DE INGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTAL, XXVI, Lima (Peru). KRASNER, S.W. (1999). Chemistry of Disinfection By-Product Formation. In: Formation and Control of Disinfection By- Products in Drinking Water. AWWA, Denver, USA, p LANGRAIS, B.; RECKHOW, D.A.; BRINK, D.R. (1991). Ozone in Water Treatment. Application and Engineering, Lewis Publishers, Inc., Chelsea, Micg. 569 p. MATSUMOTO, T. & GUILHERME, C, M. (2000) - Comportamento do Decanto-Floculador de Manta de Lodo e Decantador de Alta Taxa no Tratamento de Água de Abastecimento Utilizando Sulfato de Alumínio e Diferentes Polieletrólitos - In: CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTAL, XXVII, Porto Alegre - RS, Anais CD-ROM, 7p. NANNINGA, J. (1987) - Aurora Adopts Innovate Water Treatment System - Public Works, oct., p PÁDUA, V. L. & DI BERNARDO, L (1998) - "Emprego de Manta Não-Tecida Visando Melhora na Qualidade da Água Decantada de ETA"- Anais do XXVI Congresso Interamericano de Ingeieria Sanitária y Ambiental", de nov, Lima-Peru. PAIXÃO, G. C. (1986) - Estudo da coagulação- floculação - sedimentação de água com turbidez ou cor elevada, utilizando polímero sintético como auxiliar de floculação - Dissertação de Mestrado apresentado junto ao Departamento de Hidráulica e Saneamento da Escola de Engenharia de São Carlos, EESC-USP, 150p. ROUSSEAU, B. J. et al (1989) Retrofit of Pulsator Type Upflow Clarifiers With Tube Settlers - Journal of the New England Water Works Association, vol.104, sep., p SINGER, P. C. (1999). Humic Substances as Precursors for Potentially Harmful Disinfection By-Products. Wat. Sci. Tech., vol.40, n.9, p

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