Sedimentação

A sedimentação é um procedimento de separação de fases (líquido - sólido), por atuação da gravidade.

Em meio liquido, partículas com características diferenciadas apresentam comportamento distinto durante a sedimentação. A sedimentação de ALAF assinala-se como um método de sedimentação floculenta, em que as partículas em sedimentação têm seu peso, forma, volume e, assim, velocidades de sedimentação, alteradas, crescentes.

O principal parâmetro de dimensionamento de uma unidade de sedimentação é a velocidade de sedimentação de uma suspensão e este depende tanto das características da suspensão, quanto das características hidráulicas da unidade. Usualmente, para a determinação desse parâmetro é se recorrer a ensaios em colunas de sedimentação.

Como forma de tratamento, a sedimentação tem sido empregada em mais de 70 % das ETA que realizam a reciclagem da ALAF nos Estados Unidos, mostrando resultados satisfatórios para remoção de partículas e de patógenos (USEPA, 2000).

Na Figura 11 exibe-se um fluxograma característico de uma unidade de clarificação de ALAF, devendo-se notar que os processos de clarificação da ALAF e adensamento do lodo sedimentado podem acontecer na mesma unidade.

Figura 11: Ilustração de um processo de clarificação por sedimentação de água de lavagem de filtros (USEPA, 2002).

Se a sedimentabilidade dos sólidos presentes na água de lavagem seja insuficiente, é possível melhorá-la com utilização de polímeros (FERREIRA FILHO et al., 1998). Para a determinação do tipo ideal de polímero devem ser utilizados os ensaios em Jar-teste, as colunas de sedimentação ou em escala piloto para todas as ETA (USEPA, 2000).

De modo geral, os melhores polímeros para a utilização em clarificação de ALAF são os polímeros iônicos e não-aniônicos de médio e alto peso molecular (Ferreira Filho et al.,1998). No estudo de Cornwell et al. (1994), foi verificado que a aplicação de polímero não- iônico concedeu um aumento substancial na eficiência da clarificação da ALAF por sedimentação e que o uso de uma dose de 1 mg . L-1 foi aproximadamente 25% mais eficiente que a aplicação de 0,1 mg . L-1 do mesmo polímero.

No trabalho de Scalize (1997) e Souza Filho (1998), foi realizado ensaios em coluna de sedimentação e encontraram que a sedimentabilidade dos sólidos de ALAF foi superior quando acondicionada com polímeros aniônicos, catiônico e não iônico, comparada com a sedimentação sem uso de condicionantes. Ferreira Filho et al. (1998) admite que para uma mesma velocidade de sedimentação, a turbidez do sobrenadante é menor para a água condicionada com polímero.

No estudo de Scalize (1997), foi verificado que o melhor polímero para a clarificação de ALAF de uma ETA que utiliza sulfato de alumínio como coagulante primário, foi o polímero aniônico. Neste estudo quando comparado à aplicação desse polímero com a clarificação sem condicionantes, as características do clarificado foram de, respectivamente, 7,0 uT e 15 uT. Outros parâmetros para os quais existiu melhora expressiva foi cor aparente, a concentração de sólidos em suspensão totais, DQO e alguns parasitas.

No trabalho de Souza Filho (1998), empregando ALAF de uma ETA que usa cloreto férrico como coagulante primário, da mesma forma conseguiu os melhores resultados em termos de remoção de turbidez e de sólidos totais suspensos com polímero aniônico na dose de 1,0 mg. L-1. Quando foram utilizados polímeros, a turbidez do clarificado foi aproximadamente três vezes menor que nos ensaios em que não foram aplicados.

Cornwell et al. (2001), verificando a utilização de polímeros em uma estação que dispõe de uma unidade de tratamento de ALAF equipada com mistura rápida, floculação e sedimentação em tubos inclinados, notaram que as médias de turbidez do clarificado com e sem adição de polímero foram de, respectivamente, 1,2 uT e 2,4 uT.

No trabalho realizado por Moss (2000), notou que em uma ETA nos Estados Unidos, a adição de polímero aniônico na clarificação da ALAF proporcionou a redução do número de partículas no efluente dos filtros. A concentração de carbono orgânico total (COT) e a turbidez também diminuíram na ALAF reciclada.

No estudo promovido por Le Gouellec et al. (2004), foram empregados seis polímeros, em dosagens variadas, além de três coagulantes - sulfato de alumínio, cloreto férrico e cloridrato de alumínio - para a clarificação da água de lavagem de ETA que usam filtração em membranas (microfiltração). A utilização somente de polímeros teve o mesmo resultado da aplicação de sais metálicos. Esse resultado difere de todos os estudos mencionados anteriormente para estações de tratamento em ciclo completo, em que pequenas quantidades de polímero ofereceram uma maior remoção de turbidez. Para a explicação desse caso, os pesquisadores referiram que as águas de lavagem das plantas de microfiltração não estiveram previamente desestabilizadas por sais metálicos tal como ocorre nas ETA convencionais. Assim sendo, o emprego do polímero como coagulante primário produziu flocos pequenos e de difícil sedimentação. Durante os ensaios em escala de bancada, o cloreto férrico, na dose de 16 mg . L-1, foi o que ofereceu os melhores

respostas em relação à remoção de turbidez e partículas maiores que 2 um, removendo em média 0,5 log de turbidez e 1,3 log de partículas maiores que 2 um.

No trabalho de Bastos et al. (2005), realizado em colunas de sedimentação adaptadas, foram alterados os gradientes de velocidade (100 - 700 s-1) e os tempos de mistura (1 - 10 min) na utilização de polímeros; deduziram que para se alcançar valores mais baixos de turbidez residual após a clarificação da ALAF, é importante que o tempo de mistura seja superior a três minutos e não se deve utilizar gradientes de mistura acima de 300 s-1.

Como observado no item anterior, à sedimentação / clarificação de ALAF pode ser efetuada em batelada ou em fluxo continuo. Normalmente, o sistema em batelada é dimensionado para atender elevada vazão em curto período de tempo (USEPA, 2002).

As unidades em fluxo continuo funcionam de maneira análoga aos decantadores das ETA, com entrada para a ALAF, saída para o clarificado e mecanismo de remoção do lodo gerado. A retirada do lodo deve ser executada em uma frequência adequada para evitar o comprometimento da capacidade de armazenamento da unidade de sedimentação. Dessa forma, para unidades de sedimentação em fluxo continuo, é preferível ao uso de removedores automáticos de lodo (USEPA, 2002).

Quando se tem disponibilidade de área, o tratamento da ALAF em lagoas (Figura 12) pode ser uma opção conveniente do ponto de vista econômico. Outro beneficio é que as lagoas não demandam de unidade de equalização em separado. Porém, tem a possibilidade de ressuspensão do lodo em razão da elevada vazão em um curto espaço de tempo (USEPA, 2002).

Kawamura (2000) sugere que as lagoas estejam dimensionadas para suportar a carga de no máximo dez lavagens. O uso de lagoas em serie também pode ser uma escolha a ser seguida.

Figura 12: Ilustração de sistemas de lagoas para a sedimentação de água de lavagem de filtros (USEPA, 2002).