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20 CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL
EXPERIÊNCIA EM REMOÇÃO DE MANGANÊS ATRAVÉS DA
COAGULAÇÃO COM SULFATO FÉRRICO
Gösta Walhroos(1)
Engenheiro. Chefe de Produção dos Serviços de Água da cidade de
Turku, Finlândia.
Wanderley Ferreira
Engenheiro Químico e Sanitarista. Chefe de Aplicações Técnicas da
Kemwater Brasil S/A.
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RESUMO
O excesso de manganês traz o inconveniente de escurecer a água potável. Apesar de o
manganês não ter nenhum efeito sobre a saúde, ele está incluído na maioria dos padrões
de potabilidade devido a sues efeitos de coloração preta. O limite superior de manganês
em água potável na União Européia é de 50 ug/l. A OMS permite 500 ug/l pelos efeitos
limitados do manganês sobre a saúde. Na verdade, quantidades de até 20-30 ug/l de
manganês podem ser oxidadas na rede de distribuição de água e resultar numa
precipitação preta ou em um lodo colorido, escapando especialmente quando é alterado a
vazão.
PALAVRAS-CHAVE: Manganês, Sulfato Férrico, Coagulação, Floculação, Tratamento
de Água.
INTRODUÇÃO
O excesso de manganês traz o inconveniente de escurecer a água potável. Apesar de o
manganês não ter nenhum efeito sobre a saúde, ele está incluído na maioria dos padrões
de potabilidade devido a sues efeitos de coloração preta. O limite superior de manganês
em água potável na União Européia é de 50 ug/l. A OMS permite 500 ug/l pelos efeitos
limitados do manganês sobre a saúde. Na verdade, quantidades de até 20-30 ug/l de
manganês podem ser oxidadas na rede de distribuição de água e resultar numa
precipitação preta ou em um lodo colorido, escapando especialmente quando é alterado a
vazão.
TEXTO
Química do manganês
O manganês está presente em todos os tipos de solo e lodo de lagos e rios. Se a concentração
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de oxigênio da água for suficiente, o manganês permanecerá com valência +4 e insolúvel
como dióxido de manganês. Em situações de baixa ou ausência de oxigênio o manganês é
reduzido:
MnO2 - O2 Mn2+
e o manganês +2 aparece. Como é solúvel, freqüentemente está presente tanto em águas
subterrâneas, quanto em águas superficiais.
Se o manganês tiver de ser removido da água, este precisa ser oxidado e o dióxido de
manganês insolúvel deve ser filtrado ou coagulado para ser assim removido. A
velocidade de reação,
Mn2+ + O2 MnO2
depende muito do pH . Em pH baixo a velocidade de reação será bem baixa e o oxidante
precisa ser bastante forte para se alcançar uma boa oxidação. Em circunstâncias neutras
(pH 7-8) a reação é boa com oxidantes fortes (ozônio), mas a um pH mais alto (> 8.5) a
reação será rápida, mesmo com oxidantes mais fracos. Em pH alto a oxidação pode ser
possível somente via reação catalítica de antigo dióxido de manganês oxidado. Alguns
complexos orgânicos de manganês (especialmente húmus) são muito difíceis de serem
oxidados. Portanto, a origem do manganês tem uma grande influência na oxidação e
remoção.
Histórico do manganês da cidade de Turku, Finlândia
A estação de tratamento de Turku faz a coleta de sua água bruta em um rio. No verão e
no meio do inverno a saturação de oxigênio está abaixo de 100% e há um pouco de
manganês dissolvido na água bruta (100-200 ug/l). Com a coagulação convencional por
alumínio e a antiga cloração forte da água bruta a situação era satisfatória e o padrão dos
anos 70 (100 ug/l) não era excedido. Ao final da década de 70 com o conhecimento dos
produtos THM a pré-cloração forte foi interrompida e o consumo médio de cloro baixou
para aproximadamente 20% da antiga dosagem.
Com a coagulação por alumínio e a pré-cloração reduzida, a oxidação do manganês em
pH alto (> 8) e cloração só podia ser realizada no tanque de água tratada. Neste tanque e
na rede de distribuição formava-se dióxido de manganês com alta velocidade (reação
catalítica do dióxido de manganês formado). A perturbação devido à coloração preta da
água era notada especialmente quando a vazão da água era modificada.
Demanda por uma melhor remoção de manganês
Durante vários anos, desde o final da década de 70 e início da de 80, os técnicos da
Estação de Tratamento de Turku colocaram todos os esforços com o objetivo de encontrar
um método para a remoção eficaz de manganês.
O propósito principal era achar um processo de purificação eficaz com etapa de pH alto e
efeito simultâneo na oxidação de manganês.
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Coagulação com Sulfato Férrico foi a solução
Diferentemente do coagulante à base de alumínio, a coagulação com ferro (III) pode ser
realizada tanto na faixa de pH baixo quanto na alto. A faixa de pH de coagulação alta é
adequada para oxidação e remoção de manganês. Porém, como o pH alto não é bom para
remoção de matéria orgânica, este pH raramente pode ser usado sozinho, sem uma etapa
de coagulação em pH baixo de apoio no processo de purificação.
Há duas possibilidades para se usar coagulante férrico em estações de coagulação
convencionais:
A maneira mais fácil é mudar de coagulante à base de alumínio para o férrico e fazer a
coagulação, floculação e sedimentação na faixa de pH baixo (4-6), sendo o pH
dependente da qualidade da água bruta. Depois, após a sedimentação, antes da adição do
cal filtrante ou de outro alcalino para alcançar alto nível de pH (8-9.5), deve ser
selecionado o método de oxidação e o pH, dependendo da origem do manganês.
Manganês com liga de húmus freqüentemente precisa de pH > 8.5 e dióxido de cloro para
o início catalítico de reação no filtro de areia. O filtro de carvão ativado normalmente tem
um efeito catalítico melhor sobre a oxidação do que a areia.
A segunda possibilidade é usar dois processos de coagulação, floculação e sedimentação
separados, um após o outro, com pH diferente. A primeira coagulação remove as
substâncias orgânicas, bactéria e plâncton na faixa baixa de pH e a segunda coagulação a
pH alto remove ferro residual e manganês. A necessidade da oxidação deve ser
controlada de acordo com a origem do manganês.
O projeto final da Estação de Tratamento de Turku
A recente possibilidade de remoção de manganês foi possível na Estação de Tratamento
de Turku, devido ao consumo reduzido de água e à conversão de tanques de sedimentação
horizontal em clarificadores de flutuação. A água de baixa alcalinidade tornou possível
ajustar o pH facilmente com cal. O esquema de fluxo do processo atual da Estação de
Tratamento de Turku é mostrado na fig. 1. E o desenvolvimento de valores médios de
manganês residual na Estação de Turku de 1979 a 1996 na fig. 2.
Figura 1: Processo atual utilizado pela ETA de Turku.
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Figura 2: Valores médios de manganês residual da ETA de Turku de 1979 a 1996.
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