PEDRON, D. A.*; OLIVEIRA, R. M.; SILVA, B. L.; MORAIS, M. A. F.; SOARES, L. F. S.;
OLIVEIRA, R. A.
Instituto Federal do Espírito Santo – Campus Ibatiba. *aripedron95@gmail.com
1. INTRODUÇÃO
As Estações de Tratamento de Água, ETA’s, vi- sam transformar a água em estado bruto em água potável e adequada ao consumo. No país, a le- gislação que regulamenta o padrão de potabilidade de água para consumo humano é a Portaria n° 2.914, do Ministério da Saúde¹, con- forme foi-nos apresentado nas aulas de Saneamento e Saúde Pública.
Contudo, as Estações de Tratamento de Água, responsáveis pela potabilidade, são convenciona- das em diversas etapas, tendo como uma de suas etapas principais a coagulação e floculação.² A água bruta, muitas vezes apresenta coloração indesejável ao consumo público, esteticamente, sem contar os possíveis danos que podem ocasi- onar a saúde humana. Para a remoção de cor, turbidez e carga orgânica, presentes nas águas, é necessário a desestabilização das partículas im- puras. Como a maioria dessas substâncias impuras tem pH básico, e consequentemente, si- nal negativo, para a desestabilização acontecer deve ser adicionada uma substância com ele- trólitos positivos.³ Com a desestabilização as partículas sujas se aglomeram formando flocos. O processo inicia-se na Mistura Rápida, ou coa- gulação, com a dosagem do Sulfato de Alumínio, Al2(SO4)3. Nesse trabalho, optou-se por reproduzir a denominada Calha Parshall, um instrumento que apresenta a vantagem de não precisar de utilização de energia para seu funcio- namento, visto que a mistura ocorre com o choque do coagulante com a água. Observa-se, no entanto, que para que a desestabilização ocor- ra, o Sulfato deve vir com velocidade maior que a da água, e esse choque deve ocorrer em um tempo de 1 a 7 segundos. Após esse choque, se- gue-se então para a câmara de floculação. O objetivo do processo de floculação é formar flocos de porte suficiente para serem sedimenta- dos com a ação da gravidade4. O tipo de floculador escolhido para o processo representa-
do foi o mecanizado. Os floculadores mecaniza- dos são equipamentos instalados nas câmaras para facilitar, através da mistura em moderado e baixo gradiente, o aumento dos tamanhos dos flocos formados no processo de coagulação. Para a floculação ser eficaz, a água deve ser sub- metida a uma agitação lenta por, pelo menos, 20 minutos. O processo é iniciado com gradiente de velocidade em torno de 70 s-¹ na primeira câma- ra, demonstrando alto nível de agitação, que nessa fase contribui para o aumento dos flocos. No entanto, ao longo do floculador, com a passa- gem de uma câmara para outra, o gradiente diminui, chegando a última em torno de 10 s-¹. Neste último, é necessário uma agitação menor, pois os flocos estão maiores que 1 mm, e a agita- ção rápida ocasionaria choque entre eles, e sua consequente destruição. A partir do momento que os flocos estão com o tamanho suficiente para a sedimentação, acaba-se o processo de flo- culação e inicia-se um próximo processo, denominado decantação5.
Neste contexto, objetivou-se com o trabalho construir um protótipo de uma Estação de Trata- mento de Água, especificamente as etapas de mistura rápida, coagulação e floculação e conse- quentemente entender melhor o funcionamento dos processos de tratamento da água.
2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Para a construção da Mistura Rápida e Flocula- dores da mini ETA, foram realizados cálculos de acordo com a NBR 12216 (ABNT, 1992), Proje- to de Estação de Tratamento de Água, usando as seguintes fórmulas: Φ=V T (1) A=π⋅D 2 4 (2)
Com os resultados obtidos concluiu-se que deve- riam ser utilizados, os materiais abaixo:
• Garrafa de plástico de capacidade de 0,5 li- tro: para a Mistura Rápida;
• Galões de água de capacidade de 5 litros: para formar os tanques floculadores;
• Motores de aparelhos antigos (ventiladores, impressoras): para a mecanização dos floculado- res;
• Plástico de capa de DVD: para as hélices, que movimentam a água na floculação;
• Tubos de canetas velhas: para ligar os moto- res às hélices;
• Mangueiras de plástico: para ligar uma parte a outra do processo.
O primeiro passo para a construção da Mistura rápida foi cortar uma pequena garrafa de plásti- co, de modo que a parte de cima ficasse toda aberta. Em uma das laterais foi acoplada uma mangueira de 0,15 cm de diâmetro, que trazia a água bruta do reservatório (galão de 20 litros). Ao chegar na garrafa havia uma abertura na mangueira, e nessa abertura era escoada, através de uma pequena mangueira para soro, a concen- tração de Sulfato de Alumínio, que ao bater no pequeno ressalto se misturava com a água, simu- lando a Calha Parshall.
Á água misturada caia no fundo da garrafa e era levada através de uma mangueira de 0,25 cm de diâmetro até a primeira câmara floculadora. Essa, e todas as outras 3 câmaras, foram feitas com o corte de galões de água de capacidade de 5 litros. Na tampa desses galões foram introduzidos pe- quenos motores que eram ligados, com tubos de caneta, às hélices que serviam como turbinas, para a agitação da água, conforme especificado na introdução deste resumo. Os motores usados foram ligados de acordo com a quantidade de ro- tações necessárias, a um sistema que regulava a potência. Para a passagem de um galão para o ou- tro, foram usadas pequenas mangueiras de 0,25 cm de diâmetro, que foi escolhida por ter a área maior, o que deixa a velocidade menor, e não há quebra dos flocos. Essa também foi usada para a passagem do floculador para o decantador. Todos o volume de água bruta, de Sulfato de Alumínio, velocidade e gradiente foram calculados para es- tarem de acordo com a Portaria n° 2.914, do Ministério da Saúde.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na mistura rápida, considerando a expressão (1), o tempo necessário para que o coagulante seja integrado à água, quando colocado em um reci- piente de capacidade aproximada de 60 ml, é de 7 s.
Fig. 1: Calha Parshall.
Fig. 2: Coagulador.
Em relação a floculação, utilizando a expressão (1), a capacidade total dos recipientes é de 10 li- tros e a mangueira de conexão, segundo a expressão (2), com 12 mm de diâmetro para não danificar os flocos na passagem de um recipiente para o outro.
Fig. 3: Floculadores.
O processo de floculação, na etapa, terá duração de aproximadamente quarenta minutos, conside- rando a expressão (1), para que os flocos formados através dos processos de adsorção e varredura possam ser conservados e transporta- dos ao decantador. Com a adição do Sulfato de Alumínio, Al2(SO4)3, percebe-se que os íons Al3+ possuem duas formas de atuação: A minoria dos cátions neutraliza as cargas negativas das impu- rezas da água e a maioria dos cátions interagem com íons hidroxila (OH-), formando o hidróxido de alumínio. Este, por sua vez, possui carga po- sitiva e consegue neutralizar as partículas coloidais com carga negativa que estão presentes na água. Desse modo, as partículas de argila se aglomeram formando flocos de tamanho maior e sólidos. Ao final dessa etapa, as partículas coloi- dais estarão agregadas e tentarão ser acondicionadas no fundo do floculador, devido sua densidade ser maior que a da água, mas a hélice do motor não deixará que ocorra o acon- dicionamento total. Com a constante movimentação, as partículas serão levadas para o decantador, onde ocorrerá sua deposição e a consequente clarificação da água.
4. CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS
A construção do floculador, com materiais rea- proveitados ou de baixo custo, mostra de maneira simples que apesar da Mistura Rápida e Floculação serem partes com grande importância podem ser construídas e entendidas com facili- dade. As demais etapas do tratamento também são essenciais para se obter água pura.
Conclui-se também que a construção do flocula- dor proporcionou aos alunos envolvidos uma abrangência na área de conhecimento em física e química, consequentemente em cálculos e nos
procedimentos utilizados para construção e fun- cionamento. Também proporcionou melhor compreendimento da matéria técnica Saneamen- to Básico, do curso de Meio Ambiente, integrado ao Ensino Médio, ofertado pelo Instituto Federal do Espirito Santo, resultando em um amplo en- tendimento sobre o funcionamento dos processos de tratamento da água.
5. BIBLIOGRAFIA
¹MINISTÉRIO DA SAÚDE. Portaria Nº 2.914, De 12 de Dezembro de 2011. Dispõe sobre os
procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade.Brasilia, 2011.
²LIBÂNIO. M. Fundamentos de qualidade e
tratamento de água. 3.ed. rev. e ampl.
Campinas: Átomo, 2010. 494 p.
³RICHTER, C. A. Tratamento de Iodos de
estações de tratamento de água. São Paulo:
Blucher, 2001. 112 p
4VIANNA, M. R. Casa de química para
estações de tratamento de água. Belo
Horizonte, IEA Editora, 1994.
5VON SPERLING, M. "Princípios Básicos do
Tratamento de Esgotos", DESA-UFMG, Belo