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O que é floculação e como ela pode ajudar no tratamento da água

A floculação e a coagulação são processos químicos e físicos em que partículas muito pequenas são agregadas, formando flóculos, para que possam decantar-se. Essa é uma das primeiras etapas do tratamento de água. Neste artigo, vamos entender como esse processo é feito e por que ele é necessário.

 

A água é um bem muito precioso para nós, pois permite a manutenção da vida e o desenvolvimento da sociedade. Ela é usada para a hidratação dos seres humanos, no preparo de alimentos, na limpeza e higiene, como lazer e na produção de bens de consumo.

Entretanto, apenas 3% da água do planeta é própria para consumo. Além disso, desses 3%, somente 1% está disponível para nosso uso.

Assim, independentemente da origem – sejam provenientes de rios, lagos e represas, ou de lençóis freáticos no subsolo – todas essas fontes de água estão expostas à poluição. Por isso, antes de chegar ao consumo humano, as águas precisam de tratamento e passam por Estações de Tratamento de Água (ETAs).

 

Diferença entre ETAs e ETEs

É importante ressaltar a diferença entre as ETAs e (Estações de Tratamento de Água) e as ETEs (Estações de Tratamento de Esgoto). Nas ETAs, o tratamento é realizado em fontes de águas doces que são encontradas na natureza e contêm resíduos orgânicos, sais dissolvidos, metais pesados, partículas em suspensão e micro-organismos. Essas águas tratadas são encaminhadas para as residências, indústrias e outros estabelecimentos para consumo.

Já nas ETEs, o tratamento é realizado em esgotos residenciais e industriais. Depois de tratada, essa água pode ser introduzida novamente nos rios e lagos sem causar grande impacto ambiental como seria se fosse despejada diretamente sem o tratamento.

 

Mas, O que é floculação?

Uma das etapas do processo de tratamento de água nas ETAs e ETEs envolve a coagulação e a floculação. A floculação é o processo onde colóides saem de suspensão na forma de agregados, formando partículas maiores, chamadas “flocos” ou “flóculos”.

Antes da floculação, há o processo de precipitação, em que colóides são meramente suspensos em um líquido e não dissolvidos em uma solução. No sistema floculado não há o adensamento de material no fundo do recipiente, já que todos os flocos estão em suspensão.

 

Floculação no tratamento da água

Na água que será tratada existem partículas coloidais, isto é, partículas sólidas que possuem diâmetro médio entre 1 e 1000nm. Por serem pequenas, elas não são depositadas no fundo do recipiente pela ação da gravidade.

Partículas maiores do que essas, como as de areia e de outras substâncias, depositam-se no fundo do tanque – processo chamado de sedimentação – e podem ser separadas mais facilmente da água por decantação.

Mas isso não ocorre com as partículas de dimensões coloidais, ou seja, elas não se sedimentam por ação da gravidade com o passar do tempo, e ficam dispersas por toda a extensão da água, o que dificulta a sua remoção.

Para remover essas partículas que não afundam, a água captada é levada para uma unidade denominada floculador. Neste processo, são adicionadas à água substâncias químicas chamadas de coagulantes.

O coagulante mais utilizado é o sulfato de alumínio (Al2(SO4)3), que é obtido por meio da reação química entre o óxido de alumínio (Al2O3) e o ácido sulfúrico (H2SO4). O sulfato de alumínio é adicionado à água juntamente com o óxido de cálcio (CaO), conhecido como cal virgem. Quando essas duas substâncias se misturam na água, ocorre uma transformação química que forma uma substância gelatinosa, o hidróxido de alumínio (Al(OH)3).

Há outros agentes químicos que podem ser utilizados com essa mesma função, tais como: Aluminato de Sódio, Policloreto de Aluminio (PAC), Cloreto Férrico, coagulantes orgânicos a base de Tânino e ou ainda polímeros orgânicos. Esses coagulantes são insolúveis na água e geram íons positivos (cátions) que atraem as impurezas carregadas negativamente nas águas.

Como resultado, as partículas de sujeira sofrem uma aglutinação e “grudam” no hidróxido de alumínio, formando flóculos, esse é o processo de floculação.

Para uma distribuição eficaz do coagulante e garantia de eficiência do tratamento, a água é agitada fortemente por cerca de 30 segundos por um agitador mecânico ou ar comprimido, com a finalidade de aumentar a dispersão do coagulante.  Em seguida, o sistema é agitado lentamente, permitindo o contato entre as partículas.

Armazenado em um tanque aberto, o processo de floculação ocorre quando uma série de pás motorizadas impulsionam lentamente o giro da água, fazendo com que as partículas se aglutinem e formem os flocos de impurezas.

 

Cor e turbidez da água

A água em seu estado bruto, ainda sem tratamento, normalmente tem um aspecto barrento, amarelado. Isso ocorre porque a água se apresenta sob a forma de uma dispersão coloidal, em que a fase dispersante é líquida (água) e a fase dispersada é sólida (colóides e impurezas). A fase sólida dispersada na fase líquida deixa a água turva e com uma cor específica.

A cor tem origem na presença de substâncias coradas dissolvidas na água e pode ser classificada como cor aparente e cor verdadeira, conforme explicação a seguir:

  • Cor aparente: devida à cor e turbidez, determinada sem a separação do material em suspensão.
  • Cor verdadeira: relacionada somente às substâncias dissolvidas, após o processo de separação da turbidez.

 

A cor natural da água tem origem principalmente na vegetação e em processos de degradação do ambiente. Mas a água colorida e turva é de aspecto desagradável e indesejável ao abastecimento e consumo da população.

A cor exerce influência na escolha do tipo do tratamento ao qual a água deve ser submetida e sua variação torna obrigatória a alteração da dosagem dos produtos químicos usados na etapa de clarificação.

Já a turbidez é resultado da presença de partículas visíveis em suspensão que interferem na transparência da água. As matérias em suspensão mais comuns são sílica, argila, matéria orgânica finamente dividida, plâncton e outros microorganismos.

A turbidez é definida de acordo com a medida de interferência da passagem da luz provocada pelas matérias em suspensão, que ocasiona a reflexão e a absorção da luz. Depende da granulometria e da concentração das partículas. Partículas grandes, mesmo em concentrações elevadas, geram pequena turbidez, enquanto partículas menores acusam maior turbidez. Assim como a cor, a turbidez também está relacionada com o fator estético. Águas com altos índices de turbidez podem reduzir a eficiência do tratamento e alterar o sabor e odor da água.

A turbidez exerce grande interferência na determinação da cor e deve ser removida por centrifugação da amostra a ser analisada. Caso não seja possível a remoção da turbidez para a análise da cor, registra-se o valor da cor como aparente. Além disso, o parâmetro cor é fortemente influenciado pelo valor do pH da amostra, e aumenta à medida que o pH também aumenta. Ao se determinar o valor da cor, deve-se registrar o valor do pH correspondente.

Floculação como processo de clarificação da água

Para a remoção de cor, turbidez e impurezas presentes nas águas, é necessário a desestabilização da dispersão coloidal. Geralmente, a maioria dos colóides dispersos em água, onde a faixa de pH se encontra entre 5 a 10, apresentam carga negativa. Assim, deve ser adicionado à água um eletrólito que contenha uma carga de sinal contrário à carga das partículas coloidais presentes na água.

A desestabilização consiste na eliminação das forças repulsivas que mantêm as impurezas separadas. Esta desestabilização é conseguida na etapa de coagulação. É importante ressaltar que as etapas de coagulação e floculação são praticamente simultâneas e interdependentes e, por isso, podem ser consideradas uma única etapa denominada coagulação/floculação.

A etapa de coagulação é um processo que consiste na formação de coágulos, através da reação do coagulante, promovendo um estado de equilíbrio eletrostaticamente instável das partículas na massa líquida.

Os coagulantes mais usados no processo de coagulação são os sais de metais à base de alumínio ou ferro, tais como sulfato de alumínio, cloreto férrico, sulfato férrico, sulfato ferroso, aluminato de sódio e policloreto de alumínio. Também se utilizam produtos auxiliares conhecidos como polieletrólitos catiônicos, aniônicos ou não iônicos. A coagulação depende de fatores como temperatura, pH, alcalinidade, cor verdadeira, turbidez, sólidos totais dissolvidos, força iônica do meio, tamanho das partículas, entre outros parâmetros.

A etapa de floculação ocorre imediatamente após a coagulação e consiste no agrupamento das partículas eletricamente desestabilizadas (coágulos), de modo a formar outras partículas maiores denominadas flocos, suscetíveis de serem removidos por decantação (ou flotação) seguido de filtração.

Condições onde há uma agitação moderada aumentam o contato entre as partículas e formam flocos, favorecendo o processo de floculação. Esses flocos apresentam massa específica superior à massa específica da água. Assim sendo, nesta etapa ocorre a remoção de cor e turbidez, carga orgânica, organismos patogênicos passíveis de coagulação, além da eliminação de algumas substâncias que conferem sabor e odor, entre outros.

A importância dos processos de separação no  tratamento da água potável e efluentes

Os fenômenos de coagulação, floculação e decantação juntos são responsáveis por grande parte do processo de tratamento de soluções aquosas, inclusive para água potável. O que prova a eficiência dessa técnica quando aplicada corretamente.

 

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