UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS
UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIÊNCIAS EXATAS E
TECNOLÓGICAS
FILTRAÇÃO DIRETA DA ÁGUA BRUTA DO RIBEIRÃO PIANCÓ
NO PERÍODO DE SECA EM ESCALA DE BANCADA
VICTOR HUGO MODESTO DA SILVA LACERDA
TRABALHO DE CURSO II SUBMETIDO À COORDENAÇÃO DO CURSO DE
QUÍMICA INDUSTRIAL DA UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS COMO
PARTE DOS REQUISITOS PARA A OBTENÇÃO DO TÍTULO DE BACHAREL
EM QUÍMICA INDUSTRIAL.
ANÁPOLIS, GO – BRASIL
FILTRAÇÃO DIRETA DA ÁGUA BRUTA DO RIBEIRÃO PIANCÓ NO PERÍODO
DE SECAEM ESCALA DE BANCADA
Victor Hugo Modesto da Silva Lacerda
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE
DA COORDENAÇÃO DE QUÍMICA INDUSTRIAL DA UNIVERSIDADE
ESTADUAL DE GOIÁS COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA
A OBTENÇÃO DO TÍTULO DE BACHAREL EM QUÍMICA INDUSTRIAL.
Aprovada por:
______________________________________________
Profa. Dra. Orlene da Silva Costa
(ORIENTADORA)
______________________________________________
Q. Ind.Ítalo Lacerda Fernandes
(MEMBRO)
______________________________________________
Prof. MSc. Taciano Peres Ferreira
(MEMBRO)
ANÁPOLIS, GO – BRASIL
NOVEMBRO DE 2012
i
RESUMO
A ampliação da Estação de Tratamento de Água da cidade de Anápolis, Goiás,
prevê a inclusão da alternativa de tratamento por filtração direta no período em que a
turbidez da água bruta estiver abaixo 20 uT. Em função disso, ensaios de tratabilidade
de água do Ribeirão Piancó foram realizados em escala de bancada, visando as melhores
condições operacionais para remoção de cor e turbidez, em atendimento aos padrões de
potabilidade. Os ensaios de coagulação em jar test seguidos de filtração através de três
diferentes alturas de camada de areia, produziram diagramas correlacionando dosagem
de coagulante, pH de coagulação e altura de leito filtrante. As melhores condições para
remoção de cor (> 70 %) e turbidez (> 95,7 %) da água bruta captada com cerca de 12
uT foram: 1) altura do leito filtrante = 7 cm; 2) dosagem de sulfato de alumínio ferroso
= 4 mg.L-1 e 3) faixa de pH de coagulação = 6,15 a 6,60.
Palavras chave: filtros, areia, turbidez, cor.
ii
SUMÁRIO
LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS ........................................v
LISTA DE FIGURAS.................................................................................v
LISTA DE TABELAS...............................................................................vii
1. INTRODUÇÃO...........................................................................................................1
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA..............................................................................2
2.1. TRATAMENTO CONVENCIONAL DA ÁGUA BRUTA......................................3
2.1.1. Tecnologias de tratamento de água.........................................................................4
2.1.2. Etapas do tratamento de água..................................................................................5
2.2. OPERAÇÃO DE COAGULAÇÃO...........................................................................6
2.2.1. Propriedades Eletrocinéticas das Partículas Contidas na Água...............................6
2.2.2. Mecanismos de Coagulação....................................................................................7
2.2.3. Diagrama de Coagulação.........................................................................................8
2.3. OPERAÇÃO DE FILTRAÇÃO.................................................................................8
2.3.1. Mecanismos de Filtração.........................................................................................9
3. MATERIAL E MÉTODOS......................................................................................10
3.1. PROJETO E CONFECÇÃO DOS FILTROS DE AREIA EM ESCALA DE
BANCADA.....................................................................................................................10
3.1.1. Análise Granulométrica do Leito Filtrante............................................................11
3.1.2. Preparação do Leito Filtrante................................................................................11
3.1.3. Montagem do Sistema de Filtração Direta............................................................12
3.1.4. Determinação dos Parâmetros Hidráulicos............................................................14
3.2. ENSAIOS DE TRATABILIDADE DA ÁGUA DO RIBEIRÃO PIANCÓ............14
3.2.1. Calibração dos Equipamentos...............................................................................14
3.2.2.
Validação
dos
Métodos
de
Colorimetria
e
Turbidimetria.....................................Erro! Indicador não definido.
3.2.3. Ensaios de Filtração de Direta...............................................................................14
3.3. DIAGRAMAS DE COAGULAÇÃO / FILTRAÇÃO.............................................15
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO...............................................................................15
4.1.
CLASSIFICAÇÃO
GRANULOMÉTRICA
DA
AREIA
DO
LEITO
FILTRANTE...................................................................................................................15
iii
4.2. DETERMINAÇÃO DA VAZÃO EM FUNÇÃO DA ALTURA DO LEITO
FILTRANTE...................................................................................................................16
4.3. DETERMINAÇÃO DAS TAXAS DE FILTRAÇÃO ............................................16
4.4. ESTIMATIVA DAS CARREIRAS DE FILTRAÇÃO............................................17
4.4.1. Estimativa das carreiras de filtração em função da cor.........................................18
4.4.2. Estimativa das carreiras de filtração em função da turbidez.................................19
4.5.
DIAGRAMAS
DE
COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃO
SEGUIDO
DE
FILTRAÇÃO DIRETA...................................................................................................21
4.5.1. Diagramas de coagulação seguido de filtração para turbidez................................21
4.5.2. Diagramas de coagulação seguido de filtração para cor........................................25
5. CONCLUSÃO............................................................................................................28
6. REFERÊNCIAS.........................................................................................................29
iv
LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS
ETA
SANEAGO
uC
UEG
UnUCET
uT
Estação de Tratamento de Água
Companhia de Saneamento do Estado de Goiás
Unidade de cor
Universidade Estadual de Goiás
Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas
Unidade de turbidez
LISTA DE FIGURAS
Figura 1
Tecnologias de tratamento de água para consumo (Fonte: Sabogal
4
Paz, 2007).
Figura 2
Figura 3
Figura 4
Figura 5
Figura 6
Partícula coloidal (Adaptado de PAVANELLI, 2001).
Distribuição de cargas elétricas na superfície da partícula
(Adaptação: INSTRUTÉCNICA, 2005).
Diagrama de coagulação (Fonte: DI BERNARDO, 1993 e GÓIS et
al., 2011).
Mecanismos de filtração. (Fonte: Di Bernardo, 1993).
Fases do transporte das partículas suspensas em água (Fonte: Di
6
7
8
9
9
Bernardo, 1993).
Figura 7
a) Esboço dos filtros de areia em escala de bancada, adaptado de
HIDROSAN (2010), b) Esquema de montagem dos filtros de
areia, mostrando detalhe da janela de visualização da filtração.
10
Fonte: Góis (2012).
Figura 8
a) Lavagem da areia, b)Compactação da areia no filtro (Fonte:
NOVA ÉTICA, s.d.).
Figura 9
11
Cota submersa das mangueiras coletoras de água filtrada e fixação
dos filtros no suporte.
Figura 10
Equipamento jar test utilizado para o processo de coagulação.
Figura 11
Sistema de filtração direta, composto de equipamento jar test,
mangueira com regulador de vazão e suporte para filtros de areia.
12
13
13
Figura 12
Variação da vazão em função da altura do leito filtrante.
16
Figura 13
Variação da taxa de filtração em função da altura do leito filtrante.
17
Figura 14
Cor em função do tempo para filtração do filtro com leito filtrante
18
v
= 7 cm.
Figura 15
Cor em função do tempo para filtração do filtro com leito filtrante
= 9 cm.
Figura 16
Cor em função do tempo de filtração do filtro com leito filtrante =
12 cm.
Figura 17
20
Turbidez em função do tempo de filtração para leito filtrante = 12
cm.
Figura 20
19
Turbidez em função do tempo de filtração para leito filtrante = 9
cm.
Figura 19
19
Turbidez em função do tempo de filtração para leito filtrante = 7
cm.
Figura 18
18
20
a) Diagrama de coagulação seguido de filtração: altura em função
do pH e turbidez remanescente. b) Diagrama de coagulação
seguido de filtração:dosagem de solução coagulante em função do
22
pH de coagulação e turbidez remanescente.
Figura 21
Diagrama de coagulação/floculação seguida de filtração direta em
função da altura
Figura 22
23
a) Diagrama de coagulação/filtração da remoção de cor da água
bruta do Ribeirão Piancó em função da dosagem da altura da
coluna de areia e do pH de coagulação. b) Diagrama de
coagulação/filtração da remoção de cor da água bruta do Ribeirão
25
Piancó em função da dosagem de solução coagulante e do pH de
coagulação.
Figura 23
Diagrama de coagulação/floculação seguida de filtração direta em
função da cor
26
vi
LISTA DE TABELAS
Tabela 1
Principais usos da água na indústria.
Tabela 2
Níveis de tratamento da água e suas respectivas operações e
3
5
processos.
Tabela 3
Métodos de calibração.
Tabela 4
Dosagens dos produtos químicos utilizados nos ensaios de
tratabilidade da água.
Tabela 5
Diagrama de coagulação/floculação seguida de filtração direta em
função da altura para remoção de turbidez.
Tabela 6
Diagrama de coagulação/floculação seguida de filtração direta em
função da altura para remoção de cor.
15
24
27
vii
1. INTRODUÇÃO
A água é, provavelmente, o único recurso natural que está relacionado com todos os
aspectos da civilização humana, desde o desenvolvimento agrícola e industrial aos valores
culturais e religiosos arraigados na sociedade. É um recurso natural essencial, seja como
componente bioquímico de seres vivos, como meio de vida de várias espécies vegetais e
animais, como elemento representativo de valores sociais e culturais e até como fator de
produção de vários bens de consumo final e intermediário. De acordo com levantamentos
geoambientais, cerca de 70% da superfície do Planeta são constituídos por água, sendo que
somente3% são de água doce e, desse total, 98% estão na condição de água subterrânea. Isto
quer dizer que a maior parte da água disponível e própria para consumo, é mínima perto da
quantidade total de água existente no Planeta (GOMES, 2011).
Dentro da realidade do tratamento de água da cidade de Anápolis-GO, realizado pela
Companhia de Saneamento de Goiás (SANEAGO), sabe-se que o Ribeirão Piancó é o
principal manancial de abastecimento, cuja água bruta é tratada por tecnologia de ciclo
completo. A variabilidade sazonal das impurezas na água bruta do Ribeirão Piancó ocasiona
uma diferença de cor e turbidez entre as épocas de chuva e de estiagem. No período chuvoso,
a água apresenta elevados níveis de cor e turbidez ocasionados entre outros fatores, pelo
arraste de material particulado pela chuva até o leito. No período de estiagem, isto não ocorre
e a água bruta chega estação de tratamento de água (ETA) com valores de cor e turbidez
próximos aos índices de potabilidade. Curiosamente, nestas condições a eficiência da planta
de tratamento atual é reduzida, motivo pelo qual gerou a necessidade de estudo e aplicação de
uma alternativa no sistema de tratamento para este período.
Góis et al. (2011) reportaram que a essa variabilidade temporal interfere nos processos
de tratabilidade da água para ciclo completo, implicando no aumento da dosagem de
coagulante quando a cor e turbidez aumentam.Apesar da eficiência na remoção de cor e
turbidez da água de bruta por esta tecnologia de tratamento não variar nas épocas de seca e
chuva, Di Bernardo e Sabogal (2008) entre outros pesquisadores, recomendam a adoção da
tecnologia de filtração direta nos casos de turbidez abaixo de 20 uT.
Existe a possibilidade de ambas as tecnologias estarem inseridas em uma mesma
planta de tratamento, onde o tratamento de ciclo completo atenderia o período chuvoso,
quando a turbidez da água bruta se encontrasse acima de 20 uT e o tratamento de filtração
1
direta atenderia o período de estiagem, quando a turbidez da água estivesse abaixo de 20 uT,
gerando uma economia de processo.
Estima-se que a utilização do processo de filtração direta (pré-tratamento, coagulação
e filtração) no período de seca, apresente como vantagens melhores resultados na remoção de
cor e turbidez, uso racional de agente coagulante e outros aditivos químicos, mostrando-se um
método econômico e ambientalmente sustentável, além de apresentar um tempo operacional
menor. Isto é possível devido às características peculiares dos flocos nesse período serem
menores e mais instáveis, consequência da quantidade reduzida de material particulado, não
se mostrando necessárias as etapas intermediárias de floculação e decantação.
A Estação de Tratamento de Água para Abastecimento da cidade de Anápolis/GO que
opera em ciclo completo está em fase de concepção de projeto de ampliação, onde está
prevista a inclusão da alternativa de operação com filtração direta nos momentos em que a
turbidez da água bruta não ultrapassar 20 uT. Todavia, essa alternativa requer ensaios de
tratabilidade da água de coagulação seguida de filtração em escala de laboratório. Neste
sentido, propõe-se à realização de ensaios de coagulação em jar test da água do Ribeirão
Piancó seguida de filtração direta em filtros de bancada com leitos de areia.
Este trabalho tem como objetivo principal a realização de ensaios de tratabilidade da
água bruta do Ribeirão Piancó para remoção de cor e turbidez via tecnologia de filtração
direta, durante período de seca, em escala de bancada. Este trabalho visa o desenvolvimento
das seguintes etapas:

Projetar e confeccionar os filtros de bancada, para reproduzirem as condições de filtração
da ETA de Anápolis;

Realizar ensaios de tratabilidade de água, com três diferentes alturas de leito filtrante de
areia;

Determinar as faixas de pH e dosagem de coagulante para melhor remoção de cor e
turbidez, correlacionando com as três diferentes alturas do leito filtrante de areia.
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Os principais usos da água são: 1) abastecimento público, 2) saneamento básico, 3)
industrial, 4) agrícola, 5) navegação, 6) pesca e lazer e 7) geração de energia. Dependendo do
tipo de aplicação, a água bruta é captada de um manancial superficial (rios, ribeirões,
córregos, lagos, lagoas e represas) ou subterrâneo (lençol freático e poços artesianos), sendo
posteriormente submetida a uma determinada tecnologia de tratamento.
2
Os diferentes usos da água nas indústrias requerem, muitas vezes, tratamento
diferenciado cujas destinações visam: 1) ao consumo humano, como água potável, 2) como
matéria prima, fazendo parte do produto final, 3) como fluido auxiliar, 4) à geração de energia
e 5) ao aquecimento e/ou resfriamento. A Tabela 1 apresenta os principais tipos de uso da
água na indústria, suas formas de aplicação, locais de uso e equipamentos empregados.
Tabela 1: Principais usos da água na indústria.
Tipo de Uso
- para consumo
humano
- como matéria
prima
- como fluido
auxiliar
- para geração de
energia
- para aquecimento
e / ou resfriamento
- outros usos
Formas de aplicações
Locais de Uso
Equipamentos
Qualquer atividade com contato humano
direto.
- sanitários, vestiários,
cozinhas e refeitórios.
Bebedouros,
equipamentos de
segurança: lava
olhos, chuveiros.
A água será incorporada ao produto final; ou a
água é utilizada para a obtenção de outros
produtos.
- indústrias de cervejas e
refrigerantes, de produtos de
higiene pessoal e limpeza
doméstica, de cosméticos, de
alimentos e conservas e de
fármacos;
- hidrogênio por meio da
eletrólise da água.
Diversos
equipamentos.
- diferentes ramos da atividade
industrial
Tanques de
mistura; reatores;
tubulações;
canaletas; canais;
etc.
- diferentes ramos da atividade
industrial
Caldeiras;
turbinas; etc.
- diferentes ramos da atividade
industrial
Trocadores de
calor; torres de
refrigeração;
tachos; túneis de
secagem; etc.
- diferentes ramos de atividade
industrial
Cilindros;
tanques; reatores;
etc.
Pode ser utilizada em diversas atividades:
preparação de suspensões e soluções
químicas; compostos intermediários; reagentes
químicos; veículo; ou ainda; para as operações
de lavagem.
A água pode ser utilizada por meio da
transformação da energia cinética, potencial
ou térmica, acumulada na água, em energia
mecânica e posteriormente em energia
elétrica.
É utilizada como fluido de transporte de calor,
para remoção do calor de misturas reativas ou
outros dispositivos que necessitem de
resfriamento devido à geração de calor, ou
então, devido às condições de operação
estabelecidas, pois a elevação de temperatura
pode comprometer o desempenho do sistema,
bem como danificar algum equipamento.
Utilização de água para combate a incêndio;
rega de áreas verdes; ou incorporação em
diversos subprodutos gerados nos processos
industriais, seja na fase sólida, líquida ou
gasosa
Adaptado de: FIRJAN (2006).
2.1. TRATAMENTO CONVENCIONAL DA ÁGUA BRUTA
O sistema de tratamento de água é um conjunto de operações e processos unitários
necessários à adequação da água in natura aos padrões dos seus múltiplos usos. Uma estação
de tratamento de água (ETA) pode se considerada a um processo fabril, onde a água bruta
3
captada de um manancial é a matéria prima que é beneficiada, transformando-se na água
potável, o produto final a ser consumido, após passar por uma série de transformações físicoquímicas.
No caso da água para consumo humano é imperativo que a água atenda aos padrões de
potabilidade estabelecidos pela Portaria 2.914, de 12 de dezembro de 2011, do Ministério da
Saúde, condições em que a água não apresentará riscos à saúde humana.
2.1.1. Tecnologias de tratamento de água
As principais tecnologias de tratamento da água bruta para consumo estão
apresentadas nos fluxogramas da Figura 1, cuja tecnologia mais utilizada no país é
classificada como convencional ou ciclo completo, cerca de 70 % do volume de água tratada e
distribuída. O tratamento de ciclo completo inclui as tradicionais etapas de operações e
processo, como: coagulação (por mecanismo de varredura), floculação, decantação, filtração
seguida de desinfecção e fluoração (PROSAB, 2003).
Figura 1: Tecnologias de tratamento de água para consumo. Fonte: Sabogal Paz (2007).
A terminologia comumente empregada como “tratamento convencional da água”, é
uma denominação errônea, uma vez, que ela não foi resultado de uma convenção, além de não
existir nada de espontâneo ou “convencional” nas etapas de coagulação, floculação,
decantação, filtração descendente, desinfecção, fluoração, ajuste do pH, reservação e
distribuição. Portanto, o termo técnico correto é tecnologia de tratamento por ciclo completo.
4
2.1.2. Etapas do tratamento de água
Os sistemas de tratamento de água para abastecimento são formados por níveis de
tratamento, onde cada nível (pré-tratamento, primário, secundário e terciário – Tabela 2)pode
ser considerado como uma barreira no tratamento da água. Portanto, o conceito de múltiplas
barreiras no tratamento da água, desde a proteção do manancial de captação até a distribuição,
representa a segurança do sistema de tratamento, pois caso alguma etapa falhe, o
funcionamento eficaz das outras barreiras, duplica a eficiência do tratamento, compensando e
minimizando a probabilidade de prejuízos para os consumidores (WHO, 2004).
Tabela 2: Níveis de tratamento da água e suas respectivas operações e processos.
Fonte: Di Bernardo, Sabogal Paz (2008); USEPA (2005); Gray (2005); Baird (2002)apud
Góis (2012).
5
2.2. OPERAÇÃO DE COAGULAÇÃO
A coagulação consiste na desestabilização das partículas coloidais que se encontram
dispersas na água residuária, para que elas possam se aglomerar. Já a floculação consiste na
aproximação das partículas desestabilizadas pela coagulação, para produzir partículas maiores
em forma de flocos, capazes de decantar.
2.2.1. Propriedades Eletrocinéticas das Partículas Contidas na Água
As sujidades da água bruta captada nos mananciais, normalmente possuem carga
negativa na faixa de pH entre 5 a 10, este fato se deve a estrutura dessas partículas coloidais,
que se apresentam no formato de um hexágono (Figura 2), composta de oxigênio (O2-) e
grupos funcionais de hidroxilas (OH-)nas superfícies e nos interstícios dessas plaquetas estão
os átomos de silício (Si+4), oxigênio (O2-), alumínio (Al3+), ferro (Fe3+ e Fe2+) e alguns
elementos alcalinos e alcalinos terrosos (PAVANELLI, 2001; DI BERNARDO, 1993).
Figura 2:Exemplo de partícula coloidal,(adaptado de: PAVANELLI, 2001).
Essas propriedades eletrocinéticas das partículas contidas em água geram uma
diferencia de potencial (ddp) entre a superfície carregada da partícula e o meio dispersante
(água e impurezas). Esse potencial dá às partículas carregadas a capacidade de se moverem
quando são submetidos a um campo elétrico gerado pela introdução de dois eletrodos na
solução denominado de potencial Zeta.
O potencial Zeta é um indicador da carga da solução e pode ser usado para prever e
controlar a estabilidade das suspensões. Quanto maior o potencial Zeta, cerca de – 30 mV (ou
maior, negativamente), mais estável é a suspensão, pois as partículas carregadas se repelem
umas às outras e essas forças superam a tendência natural à agregação. A tendência à
aglomeração começa a ocorrer quando o potencial Zeta atinge o valor de aproximadamente –
10 mV. Os melhores resultados do potencial Zeta para que ocorra aglomeração são os
próximos a zero (CAMPOS, POVINELLI, 1987).
A adição de um coagulante faz com que as cargas positivas(+) sejam atraídas pelas
forças eletrostáticas e de van der Waals para superfície do colóide (-), formando uma primeira
6
camada compacta. Ao redor dessa camada fixa de íons positivos, forma-se uma camada difusa
de íons positivos e negativos adsorvidos (Figura 3).
Figura 3: Distribuição de cargas elétricas na superfície da partícula. Adaptado de
INSTRUTÉCNICA (2005)
Após a formação da dupla camada, a solução atinja o ponto isoelétrico, quando a
quantidade de cargas positivas e negativas é equivalente e o potencial Zeta é igual à zero.
Reduzir o potencial Zeta significa desestabilizar as partículas coloidais, anulando sua carga
superficial e, consequentemente, anulando as forças repulsivas que as mantêm afastadas umas
das outras.
2.2.2. Mecanismos de Coagulação
A coagulação é resultante de dois processos: 1) químico que consiste nas reações do
coagulante com a água e na formação de espécies hidrolisadas com carga positiva e que
depende da concentração do metal e pH final da mistura; e 2) físico que consiste no transporte
das espécies hidrolisadas para que haja contato com as impurezas presentes na água. A
coagulação é o resultado da ação de quatro mecanismos distintos (DI BERNARDO, 1993): 1)
compressão da camada de difusão; 2) adsorção e neutralização; 3) varredura; e 4) adsorção e
formação de pontes.
7
2.2.3. Diagrama de Coagulação
A qualidade da coagulação é uma função da faixa de pH, da concentração da solução
salina e do gradiente de agitação. AMIRTHARAJAH e MILLS (1982) citado por AZEVEDO
NETTO et al. (1987) desenvolveram uma diagrama de coagulação indicando as faixas de
operação em função do pH e da concentração da solução coagulante (Figura 4). Embora esse
tipo de diagrama tenha sido desenvolvido para tratamento de águas brutas, ele pode ser
desenvolvido também para águas residuárias.
a)
b)
Figura 4: Diagrama de coagulação.Fonte: a) DI BERNARDO (1993), b) GÓIS et al. (2011)
2.3. OPERAÇÃO DE FILTRAÇÃO
A filtração consiste na remoção de partículas suspensas e coloidais e de microorganismos presentes na água que escoa através de um meio poroso. Após certo tempo de
funcionamento, há necessidade da lavagem do filtro, geralmente realizada pela introdução de
água no sentido ascensional com velocidade relativamente alta para promover a fluidificação
parcial do meio granular com liberação das impurezas. Os mecanismos responsáveis pela
remoção de partículas durante a filtração com ação de profundidade são complexos e
influenciados principalmente pelas características físicas e químicas das partículas, da água e
do meio filtrante, da taxa de filtração e do método de operação dos filtros. Considera-se a
8
filtração o resultado da ação de três mecanismos distintos: transporte, aderência e
desprendimento (PROSAB, 2003).
2.3.1. Mecanismos de Filtração
De acordo com Thompson (2001), no processo de filtração são considerados três
mecanismos: 1) transporte; 2) aderência; e 3) atividade biológica.
Figura 5: Desenho esquemático do mecanismo de filtração. Fonte: Di Bernardo (1993).
O primeiro mecanismo é responsável pelo transporte das partículas suspensas na água
para a superfície do leito filtrante, onde podem ficar aderidas por forças superficiais de
contato (Figura 6). Caso contrário, a velocidade intersticial de escoamento nos poros aumenta
devido à retenção das partículas e promove o arrastamento pelas forças cisalhantes e remove
as partículas para as subcamadas inferiores ou superiores, dependendo do efeito de
capilaridade.
Figura 6:Fases do transporte das partículas suspensas em água no leito de filtração. Fonte: Di
Bernardo (1993)
9
O mecanismo de aderência é governado, principalmente, pelas características
superficiais das partículas suspensas e dos grãos do meio filtrante, que incluem os
mecanismos de: efeitos elétricos; e camada gelatinosa.
Já a atividade biológica é considerada o mecanismo a mais importante que ocorre na
filtração lenta, sendo mais pronunciada no topo da camada do meio filtrante, onde há a
formação de um biofilme. Esta camada é constituída de partículas inertes, matéria orgânica,
grande variedade de microrganismos (algas, protozoários, metazoários, etc.), e às vezes,
precipitados de ferro e manganês.
3. MATERIAL E MÉTODOS
Este trabalho foi dividido em três etapas distintas, a primeira foi destinada ao projeto e
confecção dos filtros de areia, além do planejamento dos experimentos, a segunda etapa foi
designada à realização dos ensaios de tratabilidade e a terceira fase dedicada à elaboração dos
diagramas de coagulação seguida de filtração e avaliação dos diagramas.
3.1. PROJETO E CONFECÇÃO DOS FILTROS DE AREIA EM ESCALA DE
BANCADA
O projeto dos filtros de areia, em escala de bancada, seguiu a metodologia descrita
pela HIDROSAN (2010), como ilustrado na Figura 7a. Cinco filtros de areia foram
construídos no Laboratório de Secagem da Engenharia Agrícola, na Unidade Universitária de
Ciências Exatas e Tecnológicas, da Universidade Estadual de Goiás (UEG).
Figura 7: a) Esboço dos filtros de areia em escala de bancada,adaptado de HIDROSAN
(2010), b) Esquema de montagem dos filtros de areia, mostrando detalhe da janela de
visualização da filtração. Fonte: Góis (2012)
10
Os filtros foram confeccionados em tubos de PVC, com 4 cm de diâmetro e 30 cm de
comprimento, onde foram instalados os seguintes acessórios: um visor transparente de PET
para verificação dos níveis de areia e água; cap vazado de PVC como fundo do filtro; tela
poliéster para base do fundo cap, com a função de retenção da areia; espigão de latão
acoplado ao fundo cap, para saída do filtrado; mangueira de silicone acoplada ao espigão para
escoamento do filtrado e tomada de amostras; e braçadeira metálica para ajuste da mangueira
de silicone ao espigão (Figura7b).
3.1.1. Análise Granulométrica do Leito Filtrante
A areia utilizada como leito filtrante foi peneirada, pois a granulometria do leito
interfere na taxa e mecanismos de filtração. Em vista disso, empregou-se a análise
granulométrica para determinação da faixa de tamanho dos grãos de areia, bem como a massa
específica. Estes ensaios foram realizados no Laboratório de Concreto da Engenharia Civil da
UEG, conforme as recomendações prescritas na NBR 6502 da Associação Brasileira de
Normas Técnicas (ABNT), empregando-se a série de peneirasTyler.
3.1.2. Preparação do Leito Filtrante
Após a análise granulométrica, a areia foi lavada com água destilada na seguinte
sequência de etapas: 1) a areia selecionada foi introduzida em um béquer;2) adicionou-se água
destilada até completa imersão; 3) a suspensão de água e areia foi agitada e misturada
continuamente com um bastão de vidro e leve inclinação do béquer (Figura 8a); 4) a água de
lavagem sobrenadante foi descarta; e 5) essa operação de lavagem da areia foi repetida até não
se observar mais turbidez na água.
a)
b)
Figura 8: a) Lavagem da areia.b) Compactação da areia no filtro (Fonte: NOVA
ÉTICA, s. d.).
11
Depois da montagem estrutural do corpo dos cinco filtros, a areia molhada mais água
foram inseridas na coluna do filtro, promovendo-se a acomodação da areia com leve batidas
ao longo da coluna de PVC para evitar a formação de vazios ou bolsas de ar (Figura 8b).
Desta forma, os cinco filtros foram recheados com três diferentes alturas de areia de mesma
granulometria correspondentes aos seguintes níveis: filtro 1 – 7 cm; filtros 2 e 3 – 9 cm; e
filtros 4 e 5 – 12 cm.
3.1.3. Montagem do Sistema de Filtração Direta
Ao corpo dos cinco filtros de areia, com três diferentes alturas (7, 9 e 12 cm), foi
acoplado as mangueiras de silicone para saída da água filtrada. As fixações dessas mangueiras
obedeceram à condição hidráulica de “cota submersa”, correspondente ao nível de areia, uma
vez que a velocidade de filtração depende da carga hidráulica acima da coluna do leito
filtrante. Em seguida, os filtros foram fixados verticalmente em um suporte metálico (Figura
9).
Figura 9:Cota submersa das mangueiras coletoras de água filtrada e fixação dos filtros no
suporte.
Por sua vez, o suporte metálico com os cinco filtros afixados foi posicionado
imediatamente abaixo do tubo de saída de água do equipamento jar test, composto de seis
frascos reatores, sendo que cinco frascos foram empregados para realização da etapa de
coagulação e um frasco foi utilizado como branco,para comparação visual (Figura 10).
12
Figura 10: Equipamento jar test utilizado para o processo de coagulação.
À saída dos reatores, foi instalada uma mangueira flexível e transparente de PVC,
dotada com dispositivo regulador de vazão, com a finalidade de manter constante a carga
hidráulica acima do leito filtrante de areia e, consequente, vazão constante (Figura 11).Estes
ensaios simularam, em escala de bancada, a sequência das unidades de tratamento de
coagulação e filtração da ETA de Anápolis.
Figura 11: Sistema de filtração direta, composto de equipamento jar test, mangueira com
regulador de vazão e suporte de filtros de areia.
13
3.1.4. Determinação dos Parâmetros Hidráulicos
Após as montagens dos filtros de areia, os parâmetros hidráulicos: vazão, taxa e
carreira de filtração foram estimada para cada um dos filtros de areia, seguindo as
recomendações do manual de hidráulica do Di Bernardo et al. (2002), Di Bernardo (1993) e
Azevedo Netto (1991).
3.2. ENSAIOS DE TRATABILIDADE DA ÁGUA DO RIBEIRÃO PIANCÓ
Os ensaios de tratabilidade da água do Ribeirão Piancó em escala de bancada foram
planejados para o período de seca. Para tanto, foi considerado o estudo estatístico da variação
temporal de turbidez da água bruta do Ribeirão Piancó para um período de um ano, Góis et al.
2011.
3.2.1. Calibração dos Equipamentos
Antes da realização dos ensaios de tratabilidade, todos os equipamentos de medição de
temperatura, pH, cor e turbidez foram calibrados conforme as metodologias do Standard
Methods (AWWA, APHA, WPCI, 1998).
Tabela 3: Métodos de calibração.
Parâmetro
Equipamento
Procedimento
pHmetro
Calibração com solução padrão pH 4 e 7
pH
Turbidez
Turbidímetro
Cor
Colorímetro
Calibração com soluções padrão fornecidas pelo
fabricante
Calibração com soluções padrão fornecidas pelo
fabricante
3.2.2. Ensaios de Filtração de Direta
Os ensaios de filtração direta consistiram na correção do pH da água bruta para faixa
de 5 a 6, seguida de coagulação em jar teste filtração descendente. Este procedimento seguiu
a metodologia descrita por Di Bernardo et al. (2002). Os ensaios foram realizados no
Laboratório de Controle em Processo da ETA de Anápolis, utilizando-se o equipamento jar
test, modelo da Policontrol e os filtros projetados e confeccionados, como descrito
anteriormente. As dosagens dos produtos químicos empregados nos ensaios estão
demonstradas na Tabela 4.
14
Tabela 4: Dosagens dos produtos químicos utilizados nos ensaios de tratabilidade da água.
Concentração (mg.L-1)
Produto Químico
Função
Solução estoque de hidróxido de cálcio
2 mg.L-1
Alcalinizar a água bruta.
Solução estoque de ácido clorídrico
2 mg.L-1
Baixar o pH para faixa de 5 a 6.
Solução estoque de sulfato de alumínio
2 mg.L-1
Coagular a água bruta
Durante a operação de filtração, amostras de filtrada foram coletas para serem
submetidas às seguintes análises: 1) temperatura; 2) pH; 3) cor e 4) turbidez. As técnicas de
análises físico-químicas obedeceram à metodologia descrita no Standard Methods for
Examination of Wate rand Wastewater (AWWA, APHA, WPCI, 1998), empregando-se os
seguintes equipamentos: 1) termômetro de mercúrio da marca Incoterm; 2) pHmetro digital da
marca
Digimed,
modelo
DM
20;
3)
colorímetro
Aquacolor
da
Policontrol
e
espectrofotômetro, marca Biospectro, modelo SP-220; e 4) turbidímetro portátil modelo 2100
da Hack.
3.3. DIAGRAMAS DE COAGULAÇÃO / FILTRAÇÃO
Os diagramas de coagulação seguidos de filtração foram construídos utilizando-se o
software 3DField, versão 3.2.8.0. Criou-se diagramas para se determinar as melhores
condições de remoção de cor e turbidez em função das alturas de areia, pH de coagulação e
dosagens de coagulantes. Os digramas foram comparados entre em si.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1. CLASSIFICAÇÃO GRANULOMÉTRICA DA AREIA DO LEITO FILTRANTE
A homogeneidade dos filtros foi garantida por meio da análise granulométrica, que
classificou os tamanhos dos grãos de areia equivalente aos filtros da ETA de Anápolis/GO.
Assim, observou que a granolumetria escolhida foi compreendida entre as aberturas das
peneiras, apresentadas em escala Richards, com mesh superior 40 e inferior 50, retendo assim,
um material particulado com diâmetro entre 0,420mm e 0,297mm.Esta escolha de tamanho
dos grãos de areia visou garantir uma turbidez remanescente mais próxima da turbidez da
água filtrada na ETA de Anápolis.
15
4.2. DETERMINAÇÃO DA VAZÃO EM FUNÇÃO DA ALTURA DO LEITO
FILTRANTE
O escoamento da água bruta através dos cinco leitos filtrantes, em regime permanente
e cotas altimétricas iguais e constantes, apresentou uma correlação inversamente proporcional
entre a altura do leito filtrante de areia e a vazão, como ilustrado na Figura 12. Quanto menor
a coluna de areia maior a vazão de escoamento através do leito filtrante.
Figura 12 – Variação da vazão em função da altura do leito filtrante.
Esta variação de vazão é explicada porque à medida que a altura da coluna de areia
aumenta, aumenta o leito filtrante, o espaço acima deste se torna menor, diminuindo assim a
carga hidráulica e, consequentemente, reduzindo a vazão. Em média as vazões observadas
foram equivalentes a 127,89; 102,76 e 68,06 mL.L-1 para as alturas de coluna de areia de 7, 9
e 12 cm, respectivamente.
4.3. DETERMINAÇÃO DAS TAXAS DE FILTRAÇÃO
A mesma distribuição da variação de vazão em função da altura de leito filtrante
ocorreu com a taxa de filtração em função da altura de leito filtrante. Quanto maior a carga
16
hidráulica devido a menor altura da coluna de areia, maior a vazão e, consequentemente,
maior a taxa de filtração. Os filtros com 7 cm e 9 cm de altura de leito filtrante,
concomitantemente com a granulometria de aproximadamente 0,297 mm a 0,420 mm da
areia, foram classificados quanto à taxa de filtração como filtros rápidos, dentro da faixa de
120 a 180 m3.m-2.d-1, segundo Richter (s.d.). Entretanto, como se nota na Figura13, os filtros
com 12 cm de areia foram classificados como filtros lentos.
146,62
Taxa de filtração (m3.m-2.d-1)
150,0
131,3
114,27
121,41
112,5
93,8
77,16
78,91
12
12
75,0
56,3
37,5
18,8
0,0
9
9
Altura da coluna de areia (cm)
7
Figura 13– Variação da taxa de filtração em função da altura do leito filtrante
Portanto, o leito do filtro recomendado para os ensaios de tratabilidade de água por
filtração direta em escala de banca é aquele com altura aproximada de 7 cm, com 100 g de
massa de areia lavada com água destilada e granulometria na faixa de 0,297 a 0,420 mm, cuja
taxa de filtração rápida ficará mais próxima da ETA de Anápolis/GO com taxa média de
filtração de 240 m3.m-2.dia-1 (COPLAENGE – INTERPLAN, 1999).
4.4. ESTIMATIVA DAS CARREIRAS DE FILTRAÇÃO
As carreiras de filtração foram determinadas em função da remoção da cor e turbidez,
sendo que a cor deve ser visualmente ausente não havendo valor padrão estabelecido pela
legislação, entretanto o padrão de turbidez após a filtração rápida para tecnologia de filtração
direta foi estabelecido em 0,5 uT em 95 % das amostras de acordo com a Portaria 2.914, de 12
de dezembro de 2011 do Ministério da Saúde.
17
4.4.1. Estimativa das carreiras de filtração em função da cor
Nas Figuras14, 15 e 16, percebe-se que numericamente a melhor remoção de cor se
deu pelo filtro com 12 cm de altura de areia, entretanto o menor valor num menor tempo
correspondeu ao filtro com 9 cm de camada filtrante e na presença de solução coagulante.
Estima-se que na realização de um ensaio onde o volume de água a ser tratada possibilite que
todos os filtros apresentem o mesmo tempo de filtração, o filtro com 9 cm de areia apresente
níveis de remoção ainda maiores.
Cor da água bruta s/ coagulante
Cor da água bruta s/ coagulante
(uC)
43,00
42,00
41,00
40,00
39,00
38,00
37,00
36,00
0,0
5,0
10,0
15,0
Tempo de filtração (min)
Altura do leito filtrante = 7cm
20,0
Figura14 – Cor em função do tempo para filtração do filtro com leito filtrante = 7 cm.
Água bruta s/ coagulante
38,39
41,5
34,62
40,7
30,85
40,0
27,08
39,2
23,31
38,5
19,54
37,7
15,77
37,0
12,00
36,2
0,0
2,0
5,0
10,0
Tempo de filtração (min)
Altura do leito filtrante = 9 cm
15,0
Cor da água bruta s/ coagulante (uC)
Cor da água bruta coagulada (uC)
Água bruta c/ coagulante
42,16
Figura 15 - Cor em função do tempo para filtração do filtro com leito filtrante = 9 cm.
18
Cor da água bruta coagulada (uC)
42,20
41,46
38,39
40,73
34,59
39,99
30,78
39,25
26,97
38,51
23,17
37,78
19,36
37,04
15,56
36,30
11,75
0,0
2,0
5,0
10,0
Tempo de filtração (min)
Altura do leito filtrante = 12 cm
15,0
Cor da água bruta s/ coagulante (uC)
Água bruta c/ coagulante
Água bruta s/coagulante
42,20
Figura 16 - Cor em função do tempo de filtração do filtro com leito filtrante = 12 cm.
4.4.2. Estimativa das carreiras de filtração em função da turbidez
Observando as Figuras 17, 18 e 19, percebe-se que o comportamento dos filtros de 12
cm diferem dos demais, sendo influenciados pela reduzida carga hidráulica, fator
determinante para as demais características como reduzida taxa de filtração e vazão. Por
conseguinte, sugere-se que a formação e acúmulo dos flocos se deram numa região
intermediária do leito filtrante, diferente dos demais, diminuindo sua eficiência na remoção de
cor e turbidez e sua vida útil. Observou-se também que estes fatores foram acentuados com a
presença de solução coagulante onde o tempo de colmatação dos filtros foram reduzidos em
Água bruta c/ coagulante-Góis (2012)
Água bruta s/ coagulante
12,85
11,16
11,31
9,89
9,77
8,62
8,24
7,35
6,70
6,08
5,16
4,81
3,62
3,54
2,09
2,27
0,55
1,00
0,0
2,0
5,0
10,0
15,0
Tempo de filtração (min)
Altura do leito filtrante = 7 cm
Taxa de filtração = 147 m3.m-2.d-1…
Turbidez da água bruta s/ coagulante
(uT)
Turbidez da água bruta coagulada
(uT)
média de 5 para 2 minutos.
Figura 17 – Turbidez em função do tempo de filtração para leito filtrante = 7 cm.
19
Turbidez da água bruta coagulada
(uT)
11,16
11,31
9,89
9,77
8,62
8,24
7,35
6,70
6,08
5,16
4,81
3,62
3,54
2,09
2,27
0,55
1,00
0,0
2,0
5,0
10,0
15,0
Tempo de filtração (min)
Altura do leito filtrante = 9 cm
Taxa de filtração = 120 m3.m-2.d-1…
Turbidez da água bruta s/ coagulante
(uT)
Água bruta c/ coagulante
Água bruta s/ coagulante
12,85
Figura 18 – Turbidez em função do tempo de filtração para leito filtrante = 9 cm.
Turbidez da água bruta coagulada
(uT)
11,16
11,31
9,89
9,77
8,62
8,24
7,35
6,70
6,08
5,16
4,81
3,62
3,54
2,09
2,27
0,55
1,00
0,0
2,0
5,0
10,0
Tempo de filtração (min)
Altura do leito filtrante = 12 cm
Taxa de filtração = 78 m3.m-2.d-1…
15,0
Turbidez da água bruta s/ coagulante
(uT)
Água bruta c/ coagulante
Água bruta s/ coagulante
12,85
Figura 19 – Turbidez em função do tempo de filtração para leito filtrante = 12 cm.
Comparando-se os filtros com 7 e 9 cm de altura do leito filtrante, tendo em vista que
ambos estão dentro da faixa de classificação de filtros rápidos, apresentaram comportamento
semelhante. Entretanto, o melhor desempenho na remoção de turbidez se deu pelo filtro
utilizado por Góis (2011), com 7cm e com dosagem dobrada de solução coagulante das
demais, apresentando o valor de 0,55uT, resultado muito próximo das novas diretrizes da
Portaria 2.914, de 12 de dezembro de 2011 do Ministério da Saúde.
Nota-se no filtro com 12 cm um comportamento diferente dos demais, onde o filtro
sem solução coagulante apresentou um resultado melhor que o filtro coagulado. Apesar de a
turbidez remanescente apresentar um valor maior que o dobro do encontrado para o filtro com
7 cm com solução coagulante de 4 mg.L-1, este se destaca pela não utilização de solução
coagulante, o que representa maior sustentabilidade. Em função disso, nota-se a necessidade
20
de realização de novos estudos onde este filtro apresente uma carga hidráulica maior, para um
tempo de filtração maior e consequentemente um melhor mapeamento de suas características
de remoção de cor e turbidez, bem como seu ponto de saturação.
4.5. DIAGRAMAS DE COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃO SEGUIDO DE FILTRAÇÃO
DIRETA
Os ensaios de tratabilidade da água pela tecnologia de filtração direta resultado na
correlação dos seguintes parâmetros de controle operação da ETA: dosagem de coagulante,
pH de coagulação, altura do leito filtrante, turbidez remanescente e cor remanescente.
4.5.1. Diagramas de coagulação seguido de filtração para turbidez
As Figuras 20 e 21 apresentam eixos em comum que permitem a verificação das
influências das diferentes alturas de leito filtrante, dosagens de coagulante e pH de coagulação
sobre a remoção da turbidez da água bruta do Ribeirão Piancó.
Observa-se que o pH de coagulação comum no eixo x das Figuras 20a e 20b permitem
a comparação da influência de altura e dosagem na remoção da turbidez. Isso evidencia que
os filtros com 7cm de leito filtrante, dosagem de solução coagulante 4 mg.L-1 e pH de
coagulação em torno de 6,5 e 9 cm de leito filtrante, dosagem de solução coagulante 2 mg.L-1
e pH de coagulação em torno de 6,15 apresentaram os menores valores de turbidez
remanescente 0,55 e 0,85 uT respectivamente.
21
a)
b)
Figura 20 a) Diagrama de coagulação seguido de filtração: altura em função do pH e turbidez
remanescente. b) Diagrama de coagulação seguido de filtração: dosagem de solução
coagulante em função do pH de coagulação e turbidez remanescente.
22
Figura 21– Diagrama de coagulação/floculação seguida de filtração direta em função da
altura.
23
Selecionou-se o filtro com 7 cm de leito filtrante como o único a receber dosagem
dobrada de solução coagulante. Entretanto, a dosagem elevada por si só não garante elevada
eficiência na remoção de turbidez, como pode ser visto na figura 21 a faixa com 3,5 mg.L-1 de
solução coagulante e turbidez remanescente igual a 4,70 uT em ampla faixa de pH.
Tabela 5 – Diagrama de coagulação/floculação seguida de filtração direta em função da altura
para remoção de turbidez
Altura da coluna de areia (cm)
7
9
12
Tempo de
Turbidez
η
Turbidez
η
Turbidez
η
Filtração (min)
(uT)
(%)
(uT)
(%)
(uT)
(%)
0
12,8
0
11,2
0
11,2
0
2
1,22
90,5
1,75
84,4
3,14
72
5
0,83
93,5
1,94
82,7
1,32
88,2
10
0,55
95,7
0,85
92,4
1,22
89,1
15
-
-
-
-
1,22
89,1
Este ensaio produziu quatro condições experimentais com eficiência na remoção de
turbidez acima dos 90%, das quais a de maior valor (95,7%) se enquadra com a Portaria
2.914, de 12 de dezembro de 2011 do Ministério da Saúde.
Nota-se que todas as leituras realizadas no filtro com 7 cm de altura da coluna de areia
estão dentro desta faixa de rendimento, evidência que demonstra a necessidade de realização
de novos ensaios utilizando a dosagem de 4 mg.L-1.
A realização desses ensaios de bancada evidenciaram que os melhores intervalos de
tratabilidade da água do Ribeirão Piancó com turbidez em torno de 12 uT foram: pH 6,15 –
6,60, dosagem de sulfato de alumínio de 4 mg.L-1 e altura do leito filtrante de 7 a 9 cm.
24
4.5.2. Diagramas de coagulação seguido de filtração para cor
a)
b)
Figura 22a) Diagrama de coagulação/filtração da remoção de cor da água bruta do Ribeirão
Piancó em função da dosagem da altura da coluna de areia e do pH de coagulação. b)
Diagrama de coagulação/filtração da remoção de cor da água bruta do Ribeirão Piancó em
função da dosagem de solução coagulante e do pH de coagulação.
25
Figura 23– Diagrama de coagulação/floculação seguida de filtração direta em função da cor.
26
As figuras 22 e 23 apresentam eixos em comum que permitem a verificação das
influências das diferentes alturas de leito filtrante, dosagens de coagulante e pH de coagulação
sobre a remoção da cor da água bruta do Ribeirão Piancó.
Com o pH de coagulação comum no eixo x das Figuras 22a e 22b permitem a
comparação da influência de altura e dosagem na remoção da cor. Nota-se que a faixa de pH
de coagulação que compreende os menores valores de cor está aproximadamente entre 6,20 e
6,40 encontrados nos filtros com 9 e 12 cm de altura de leito filtrante. A maior remoção de
cor em menor intervalo de tempo se deu com o filtro de 9 cm, dosagem de 2 mg.L-1.
Entretanto o menor valor de cor remanescente encontrado se deu pelo filtro de 12 cm de altura
de areia no 15º minuto, quando o filtro com 9 cm já havia de esgotado.
Tabela 6 - Diagrama de coagulação/floculação seguida de filtração direta em função da altura
para remoção de cor
Altura da coluna de areia (cm)
7
9
12
Tempo de
Cor
η
Cor
η
Cor
η
Filtração
(min)
(uC)
(%)
(uC)
(%)
(uC)
(%)
0
42,2
0
42,2
0
42,2
0
2
38,9
29,5
18,6
55,9
21
50,2
5
36,9
47,3
15,5
63,3
13,7
67,5
10
-
-
12,1
71,3
13,3
68,5
15
-
-
-
-
11,8
72
Esses ensaios produziram apenas duas condições experimentais com eficiência na
remoção de cor acima dos 70%, entretanto a Portaria 2.914, de 12 de dezembro de 2011 do
Ministério da Saúde não impõe valores limites para a cor, apenas informa que deve haver
ausência de cor na água filtrada.
Nenhum dos resultados do filtro com 7 cm de leito filtrante atingiu 50% de eficiência
na remoção de cor.
27
5. CONCLUSÃO
Com o uso do material particulado com diâmetro entre 0,420 e 0,297 mm possibilitou
uma turbidez remanescente mais próxima da turbidez da água filtrada na ETA de Anápolis.
O escoamento da água bruta através dos leitos filtrantes, em regime permanente e
cotas altimétricas iguais e constantes, apresentou uma correlação inversamente proporcional
entre a altura do leito filtrante de areia, carga hidráulica, a vazão e a taxa de filtração, ou seja,
quanto menor a coluna de areia,maior a carga hidráulica, maior a vazão de escoamento e
maior a taxa de filtração.Em decorrência destes fatores, os filtros com 7 e 9 cm de altura de
areia se classificam como filtros rápidos e os filtros com 12 cm como lentos.
Os filtros com 7 cm de leito filtrante, dosagem de solução coagulante 4 mg.L-1 e pH de
coagulação em torno de 6,5 e 9 cm de leito filtrante, dosagem de solução coagulante 2 mg.L-1
e pH de coagulação em torno de 6,15 apresentaram os menores valores de turbidez
remanescente 0,55 e 0,85 uT respectivamente.
Os ensaios de tratabilidade da água bruta do Ribeirão Piancó, para período de
seca,produziu quatro condições experimentais com eficiência na remoção de turbidez acima
dos 90%, das quais a de maior valor (95,7% - filtro com 7 cm) se destacou dos demais pela
proximidade do valor estabelecido pela Portaria 2.914, de 12 de dezembro de 2011 do
Ministério da Saúde. Nota-se que todas as leituras realizadas no filtro com 7 cm de altura da
coluna de areia estão dentro desta faixa de rendimento, evidência que demonstra a
necessidade de realização de novos ensaios utilizando a dosagem superiores e inferiores a 4
mg.L-1, mas não menores que 2mg.L-1. Entretanto, a dosagem elevada de solução coagulante
não garante eficiência na remoção de turbidez, faixa com 3,5 mg.L-1 de solução coagulante e
turbidez remanescente igual a 4,70 uT em ampla faixa de pH.
Este ensaio produziu apenas duas condições experimentais com eficiência na remoção
de cor acima dos 70%, entretanto a Portaria 2.914, de 12 de dezembro de 2011 do Ministério
da Saúde não impõe valores limites para a cor, apenas informa que deve haver ausência de cor
na água filtrada.
A maior remoção de cor em menor intervalo de tempo se deu com o filtro de 9 cm,
dosagem de 2 mg.L-1. Entretanto, o menor valor de cor remanescente encontrado se deu pelo
filtro de 12 cm de altura de areia no 15º minuto, quando o filtro com 9 cm já havia de
esgotado, evidenciando assim a necessidade de realização de novos ensaios com cargas
hidráulicas maiores e diferentes dosagens de solução coagulante para um melhor mapeamento
28
das características de remoção de cor e turbidez, bem como os respectivos pontos de
saturação.
6. REFERÊNCIAS
APHA; AWWA & WPCI. Standard Methods for Examination of Water and
Wastewater.19thed.,Washington D.C. /USA, American Public HelthAssociatioon, 1998.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6502. Rio de Janeiro, 1995.
18p.
AZEVEDO NETTO, J. M.; PARLATORE, A. C.; ROSSIN, A. C. et al. Técnicas de
abastecimento e tratamento de água. v.2. 3.ed. São Paulo: CETESB/ASCETESB, 1987.
BRASIL. Resolução no. 899, de 29 de maio de 2004. Guia para Validação de Métodos
Analíticos e Bioanalíticos.Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Brasília, 2004.
BRASIL. Orientações sobre validação de métodos de ensaios químicos. Documento de
caráter orientativo do Instituto Nacional de Metrologia Normatização e Qualidade Industrial
(INMETRO). Revisão 2, junho de 2007.
BRASIL. Revisão da portaria de potabilidade de qualidade da água para consumo
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Saúde.
Disponível
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http://200.214.130.94/consultapublica/index.php?modulo=display&sub=dsp_consulta. Acesso
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CAMPOS, J. R., POVINELLI, J. Coagulação e floculação. In: Técnica de abastecimento e
tratamento de água. v.2. 3.ed. São Paulo: CETESB/ASCETESB, 1987, 320p.
DI BERNADO, L. Métodos e técnicas de tratamento de água. v.1 e 2. Rio de Janeiro:
ABES, 1993.
29
DI BERNARDO, L.; DI BERNARDO, A.; CENTURIONE FILHO, P. L. Ensaios de
tratabilidade de águas e dos rios gerados em estações de tratamento de água. Rima. São
Carlos, 2002, 237p.
FIRJAN. Federação das Indústrias do Estado de Rio de Janeiro. Manual de conservação e
reuso de água na indústria. 1.ed. Rio de Janeiro: DIM, 2006. Disponível em:
<http://www.siamfesp.org.br/novo/downloads/cartilha_reuso.pdf>. Acessado em março de
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