COAGULAÇÃO/PRECIPITAÇÃO DE EFLUENTES DE
REATOR ANAERÓBIO DE LEITO EXPANDIDO E DE
SISTEMA DE LODO ATIVADO PRECEDIDO DE REATOR
UASB, COM REMOÇÃO DE PARTÍCULAS POR
SEDIMENTAÇÃO OU FLOTAÇÃO
Hélio Rodrigues dos Santos
Tese apresentada à Escola de Engenharia de
São Carlos da Universidade de São Paulo,
como parte dos requisitos para obtenção do
título de Doutor em Hidráulica e Saneamento.
ORIENTADOR: Prof. Tit. José Roberto Campos
São Carlos
2006
“Tropeçar também ajuda a caminhar”
Guimarães Rosa
AGRADECIMENTOS
Ao professor José Roberto Campos, pelo incentivo e confiança, pela compreeensão, por exigir
muito e por ser tão generoso.
A Gustavo Silva do Prado, pela ajuda inestimável nos ensaios em laboratório sem a qual este
trabalho não seria possível.
Aos professores Marco Reali e Luiz Daniel, pelas valiosas sugestões nos exames de qualificação e
no decorrer da pesquisa.
A Marcelo Carvalho, Gustavo Prado, Cristiano Niciura, Renata Moretti e Carlos Magno Vidal,
pelo trabalho em equipe nos perfis 24 horas do RALEx e da ETE Jardim das Flores.
A Neyson Mendonça, pela ajuda em não sei quantas ocasiões, do mestrado ao doutorado.
À professora Ana Paula Silveira Paim, da UFPE, pelo auxílio nas análises químicas e por sua
gentileza e paciência.
Ao Departamento Autônomo de Água e Esgoto (DAAE) de Rio Claro - SP, especialmente ao
Engº. José Antonio Cardoso dos Santos, por possibilitar o acesso à ETE Jardim das Flores;
À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo – FAPESP, pela bolsa de estudos
(Processo 00/15017-6) e pelo auxílio financeiro para esta pesquisa (Processo 00/14849-8).
Aos professores Afonso Figueiredo Filho, Luciano Farinha Watzlawick e Gabriel Miranda, da
UNICENTRO, por sempre colaborarem para que eu pudesse concluir o doutorado;
Aos professores Cícero Onofre de Andrade Neto e Henio Normando de Sousa Melo, da UFRN,
que primeiro me motivaram a vir para São Carlos e a prosseguir na área de saneamento;
Aos amigos que fiz em São Carlos e que ajudaram a tornar mais felizes alguns dos melhores anos
de minha vida, especialmente: Jeanette Beber, Carlos Magno Vidal e Pedro Beber Vidal (meus
vizinhos iratienses), Gustavo Prado, Marcio Magini, Valmir Moraes, Renata Moretti, Alessandra
Alamino, André Luis Oliveira, Flávio Freire, Marcelo Barroso e à família Moruzzi (Rodrigo,
Andrea, Vô Rodolfo e Vó Diana).
Aos meus pais, Raimundo e Francisca; aos meus irmãos, Hélcio, Elineuza e Hely; e aos meus
sobrinhos, Monique, Guilherme, Lucas, João Pedro e Giovana, por estarem sempre ao meu lado.
A Adelena –– minha maior descoberta ––, pelo amor que compartilhamos e que queremos cultivar
pela vida afora.
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS............................................................................................................................................. i
LISTA DE TABELAS............................................................................................................................................ vii
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS............................................................................................... ix
RESUMO............................................................................................................................................................. x
ABSTRACT......................................................................................................................................................... xi
1. INTRODUÇÃO................................................................................................................................................. 1
2. OBJETIVOS .................................................................................................................................................... 8
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................................................................... 10
3.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS ................................................................................................................... 10 3.2 PARTÍCULAS NO ESGOTO ..................................................................................................................... 10 3.3 FUNDAMENTOS DA COAGULAÇÃO QUÍMICA ........................................................................................ 13
3.3.1 Sistemas coloidais.......................................................................................................................... 15 3.3.2 Desenvolvimento de carga superficial em colóides....................................................................... 15 3.3.3 Dupla camada elétrica .................................................................................................................. 17 3.3.4 Desestabilização de colóides......................................................................................................... 18 3.3.5 Desestabilização de partículas com adição de eletrólitos............................................................. 19 3.3.6 Desestabilização de partículas com polieletrólitos ....................................................................... 23 3.3.7 Desestabilização de partículas com íons metálicos hidrolisados.................................................. 24
3.4 PRECIPITAÇÃO DE FÓSFORO EM SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ESGOTO............................................. 33 3.4.1 Importância ambiental do fósforo ................................................................................................. 33 3.4.2 Aspectos legais .............................................................................................................................. 36 3.4.3 Remoção de fósforo por precipitação com sais de ferro (III) e alumínio (III) .............................. 37
3.5 TRATAMENTO DE ESGOTO SANITÁRIO EM REATORES ANAERÓBIOS ..................................................... 45 3.6 PÓS-TRATAMENTO DE EFLUENTES DE REATORES ANAERÓBIOS ........................................................... 46
3.6.1 Alternativas para pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios ........................................ 46 3.6.2 Pós-tratamento de reatores anaeróbios em sistema de lodo ativado ............................................ 50 3.6.3 Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios por coagulação/precipitação com adição de
sais metálicos............................................................................................................................................... 59 3.6.4 Pós-tratamento de reatores anaeróbios por coagulação/precipitação e sedimentação................ 61 3.6.5 Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios em sistemas de flotação por ar dissolvido.. 64 3.6.6 Emprego do sistema de lodo ativado com adição de coagulantes para pós-tratamento de reatores
anaeróbios ................................................................................................................................................... 68
4. MATERIAL E MÉTODOS ............................................................................................................................... 73
4.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS ...................................................................................................................73 4.2 INSTALAÇÕES EXPERIMENTAIS ............................................................................................................75
4.2.1 Reator Anaeróbio de Leito Expandido – RALEx ...........................................................................75 4.2.2 Reator de lodo ativado (ETE Jardim das Flores) ..........................................................................77 4.2.3 Reatores em escala de bancada.....................................................................................................79
4.3 CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DO ESGOTO NAS UNIDADES EXPERIMENTAIS AO LONGO DE 24
HORAS.................................................................................................................................................................82 4.4 ENSAIOS DE COAGULAÇÃO/PRECIPITAÇÃO ..........................................................................................83
4.4.1 Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx................................84 4.4.2 Ensaios de coagulação-floculação-flotação com o efluente do RALEx.........................................87 4.4.3 Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com o licor misto do tanque de aeração da ETE
Jardim das Flores ........................................................................................................................................89 4.4.4 Ensaios de coagulação-floculação-flotação com o licor misto do tanque de aeração da ETE
Jardim das Flores ........................................................................................................................................91 4.4.5 Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente da ETE Jardim das Flores ......92 4.4.6 Ensaios de coagulação-floculação-flotação com o efluente da ETE Jardim das Flores...............93
4.5 PROCEDIMENTOS PARA REALIZAÇÃO DOS ENSAIOS DE COAGULAÇÃO-FLOCULAÇÃO...........................94 4.5.1 Coleta, transporte e conservação das amostras em ensaios de coagulação-floculação ...............94 4.5.2 Procedimentos para realização dos ensaios de coagulação-floculação-sedimentação em unidade
de jar test......................................................................................................................................................95 4.5.3 Procedimentos para ensaios de coagulação-floculação-flotação em unidade de flotateste..........97 4.5.4 Produtos químicos empregados.....................................................................................................99
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO........................................................................................................................100
5.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS..................................................................................................................100 5.2 PERFIL 24 HORAS DO REATOR ANAERÓBIO DE LEITO EXPANDIDO - RALEX ......................................100 5.3 PERFIL 24 HORAS DAS UNIDADES DA ETE JARDIM DAS FLORES........................................................106 5.4 ENSAIOS DE COAGULAÇÃO-FLOCULAÇÃO-SEDIMENTAÇÃO COM O EFLUENTE DO RALEX ................111
5.4.1 Ensaios preliminares de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx.........111 5.4.2 Diagramas de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx coletado no
período da manhã (1ª série) .......................................................................................................................113 5.4.3 Diagramas de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx coletado no
período da manhã (2ª série) .......................................................................................................................121 5.4.4 Diagramas de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx coletado no
período da tarde........................................................................................................................................130 5.4.5 Ensaios complementares de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx...136 5.4.6 Ensaios preliminares de coagulação-floculação-flotação com o efluente do RALEx .................139 5.4.7 Diagramas de coagulação-floculação-flotação com o efluente do RALEx coletado no período da
manhã.........................................................................................................................................................140 5.4.8 Diagramas de coagulação-floculação-flotação com o efluente do RALEx coletado no período da
tarde...... .....................................................................................................................................................150
5.4.9 Discussão sobre resultados obtidos em ensaios de coagulação/precipitação com o efluente do
RALEx.... .................................................................................................................................................... 158 5.5 ENSAIOS DE COAGULAÇÃO-FLOCULAÇÃO COM O LICOR MISTO DO TANQUE DE AERAÇÃO DA ETE
JARDIM DAS FLORES........................................................................................................................................ 172 5.5.1 Ensaios preliminares de coagulação-floculação-sedimentação com o licor misto ..................... 172 5.5.2 Diagramas de coagulação-floculação-sedimentação do licor misto........................................... 174 5.5.3 Ensaios preliminares de coagulação-floculação-flotação com o licor misto.............................. 183 5.5.4 Considerações sobre resultados obtidos em ensaios de coagulação/precipitação com o licor misto
do tanque de aeração da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP)............................................................. 185 5.6 ENSAIOS DE COAGULAÇÃO-FLOCULAÇÃO COM O EFLUENTE FINAL DA ETE JARDIM DAS FLORES .... 187
5.6.1 Ensaios preliminares de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente da ETE Jardim das
Flores (Rio Claro-SP)............................................................................................................................... 187 5.6.2 Ensaios preliminares de coagulação-floculação-flotação com o efluente da ETE Jardim das
Flores (Rio Claro-SP)................................................................................................................................ 189 5.6.3 Diagramas de coagulação-floculação-flotação com o efluente da ETE Jardim das Flores (Rio
Claro-SP)................................................................................................................................................... 189 5.6.4 Considerações sobre custo, referentes aos resultados obtidos em ensaios de
coagulação/precipitação com o efluente da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP) ............................... 201
6. CONCLUSÕES............................................................................................................................................. 205
6.1 ENSAIOS DE COAGULAÇÃO-FLOCULAÇÃO COM O EFLUENTE DO REATOR ANAERÓBIO DE LEITO
EXPANDIDO ..................................................................................................................................................... 205 6.2 ENSAIOS DE COAGULAÇÃO-FLOCULAÇÃO COM O LICOR MISTO DO TANQUE DE AERAÇÃO DA ETE
JARDIM DAS FLORES........................................................................................................................................ 206 6.3 ENSAIOS DE COAGULAÇÃO-FLOCULAÇÃO COM O EFLUENTE DA ETE JARDIM DAS FLORES............... 207
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................................................... 209
i
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 – Concepções de ETEs estudadas nesta pesquisa que conjugam sistemas biológicos e físico-químicos
para pós-tratamento de reator anaeróbio ........................................................................................................ 6 Figura 3.1 – Tamanho de partículas dos constituintes do esgoto e faixa de atuação das unidades de tratamento
por tamanho de partículas ............................................................................................................................ 11 Figura 3.2 – Distribuição acumulada de DQO, DBO, N-Kjeldahl e P-total no esgoto, para diferentes tamanhos de
partícula (Fonte: Van Nieuwenhuijzen1, 2001, apud Mels, 2001) ............................................................... 12 Figura 3.3 – Mudança na distribuição de tamanho das partículas do esgoto devida à adição de coagulantes (a
linha tracejada é ilustrativa) (Fonte: Mels, 2001) ........................................................................................ 13 Figura 3.4 – Modelo de Stern para a dupla camada elétrica.................................................................................. 17 Figura 3.5 – Representação esquemática da desestabilização de partículas por (a) compressão da camada difusa e
(b) adição de íons determinadores de potencial ........................................................................................... 20 Figura 3.6 – Curvas de turbidez remanescente em função da dosagem de alguns coagulantes (Fonte: O’MELIA,
1970) ............................................................................................................................................................ 21 Figura 3.7 – Diagrama de solubilidade para o ferro (III)....................................................................................... 26 Figura 3.8 – Curvas esquemáticas da relação entre dosagem de coagulante e concentração de área coloidal ...... 28 Figura 3.9 - Diagrama de coagulação para remoção de turbidez com sulfato de alumínio de água “preparada”
com caulinita (Fonte: AMIRTHARAJAH e MILLS, 1982) ........................................................................ 30 Figura 3.10 - Diagrama de coagulação do cloreto férrico (Fonte: Johnson e Amirtharajah, 1983)....................... 31 Figura 3.11 – Concentração de fosfato de ferro em equilíbrio com fósforo solúvel.............................................. 39 Figura 3.12 – Estratégias para adição de produtos químicos para remoção de fósforo: (a) pré-precipitação; (b) co-
precipitação (ou precipitação simultânea); (c) pós-precipitação; (d-f) tratamento dividido (Fonte:
METCALF e EDDY, 2003)......................................................................................................................... 41 Figura 3.13 – Estratégias para adição de produtos químicos para remoção de fósforo em sistemas com reatores
anaeróbios: (a, b, e e f) pós-precipitação; (c e d) co-precipitação no reator aeróbio; (g) co-precipitação no
reator anaeróbio. .......................................................................................................................................... 44 Figura 3.14 – Representação esquemática do sistema clássico de lodo ativado (Fonte: VAN HAANDEL e
MARAIS, 1999)........................................................................................................................................... 51 Figura 3.15 – Representação esquemática de um sistema de flotação por ar dissolvido, incluindo unidades de
mistura rápida e floculação .......................................................................................................................... 65 Figura 4.1 – Fluxograma geral de ensaios. ............................................................................................................ 74 Figura 4.2 – Vista em corte (a) e fotografia (b) do reator anaeróbio de leito expandido –RALEx (Fonte:
MENDONÇA, 1998, e PEREIRA, 2000).................................................................................................... 75 Figura 4.3 - Vista em perspectiva da ETE experimental ....................................................................................... 76 Figura 4.4 – Fluxograma simplificado da ETE Jardim das Flores ........................................................................ 78 Figura 4.5 - Fotografias das unidades componentes da ETE Jardim das Flores.................................................... 78 Figura 4.6 – Vista em perspectiva e detalhes do equipamento usado nos ensaios de floculação (jar test)
(dimensões em metro).................................................................................................................................. 79
ii
Figura 4.7 - Perspectiva de equipamento flotateste (dimensões em metro)...........................................................81 Figura 5.1 - Valores de pH no afluente e no efluente do RALEx ao longo de 24 horas ......................................102 Figura 5.2 - Valores de alcalinidade a bicarbonato no afluente e no efluente do RALEx ao longo de 24 horas .102 Figura 5.3 - Valores de DQOt e DQOf no afluente e no efluente do RALEx ao longo de 24 horas ...................102 Figura 5.4 - Valores de turbidez no afluente e no efluente do RALEx ao longo de 24 horas..............................103 Figura 5.5 - Condutividade no afluente e no efluente do RALEx ao longo de 24 horas .....................................103 Figura 5.6 - Concentração de fósforo no afluente e no efluente do RALEx ao longo de 24 horas......................103 Figura 5.7 - Concentração de Sólidos Totais no afluente e no efluente do RALEx ao longo de 24 horas ..........104 Figura 5.8 - Concentração de Sólidos Suspensos no afluente e no efluente do RALEx ao longo de 24 horas....104 Figura 5.9 - Valores de pH no afluente e nos efluentes das unidades da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP) ao
longo de 24 horas .......................................................................................................................................108 Figura 5.10 - Valores de DQO no afluente e efluentes das unidades da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP) ao
longo de 24 horas .......................................................................................................................................108 Figura 5.11 - Valores de DQO da amostra filtrada no afluente e nos efluentes das unidades da ETE Jardim das
Flores (Rio Claro-SP) ao longo de 24 horas...............................................................................................108 Figura 5.12 - Valores de turbidez no afluente e efluentes das unidades da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP)
ao longo de 24 horas ..................................................................................................................................109 Figura 5.13 - Concentrações de fósforo no afluente e nos efluentes das unidades da ETE Jardim das Flores (Rio
Claro-SP) ao longo de 24 horas..................................................................................................................109 Figura 5.14 - Concentrações de fósforo (amostra filtrada em membrana de 1,2 µm de abertura de poro) no
afluente e nos efluentes das unidades da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP) ao longo de 24 horas....109 Figura 5.15 - Concentração de Sólidos Suspensos Totais no afluente e nos efluentes das unidades da ETE Jardim
das Flores (Rio Claro-SP) ao longo de 24 horas ........................................................................................110 Figura 5.16 - Concentração de Sólidos Suspensos Voláteis no afluente e nos efluentes das unidades da ETE
Jardim das Flores (Rio Claro-SP) ao longo de 24 horas.............................................................................110 Figura 5.17 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx – manhã (1ª série):
percentuais de Turbidez remanescente. ......................................................................................................116 Figura 5.18 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx – manhã (1ª série):
percentuais de Cor aparente remanescente................................................................................................117 Figura 5.19 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx – manhã (1ª série):
percentuais de Fósforo total remanescente. ...............................................................................................118 Figura 5.20 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx – manhã (1ª série):
Condutividade (µS/cm a 25ºC). ..................................................................................................................119 Figura 5.21 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx – manhã (2ª série):
percentuais de Turbidez remanescente. ......................................................................................................124 Figura 5.22 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx – manhã (2ª série):
percentuais de DQO remanescente.............................................................................................................125 Figura 5.23 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx – manhã (2ª série):
percentuais de Fósforo total remanescente. ...............................................................................................126
iii
Figura 5.24 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx – manhã (2ª série):
Condutividade (µS/cm a 25ºC)................................................................................................................... 127 Figura 5.25 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx – manhã (2ª série): sinal
da velocidade de eletroforese em função do pH de coagulação e da dosagem de cloreto férrico. ........... 128 Figura 5.26 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx – Tarde: percentuais de
Turbidez remanescente............................................................................................................................... 132 Figura 5.27 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx – Tarde: percentuais de
DQO remanescente. ................................................................................................................................... 133 Figura 5.28 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx – Tarde: percentuais de
Fósforo total remanescente........................................................................................................................ 134 Figura 5.29 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx – Tarde: Condutividade
(µS/cm a 25ºC). .......................................................................................................................................... 135 Figura 5.30 - Curva de sedimentação para ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com efluente do
RALEx – Turbidez remanescente ............................................................................................................... 138 Figura 5.31 - Curva de sedimentação para ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com efluente do
RALEx –DQO remanescente...................................................................................................................... 139 Figura 5.32 - Curva de sedimentação para ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com efluente do
RALEx – Fósforo total remanescente ......................................................................................................... 139 Figura 5.33 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Manhã (Vf: 20 cm/min):
percentuais de Turbidez remanescente....................................................................................................... 142 Figura 5.34 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Manhã (Vf: 20 cm/min):
percentuais de DQO remanescente. ........................................................................................................... 143 Figura 5.35 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Manhã (Vf: 20 cm/min):
percentuais de Fósforo total remanescente. ............................................................................................... 144 Figura 5.36 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Manhã (Vf: 10 cm/min):
percentuais de Turbidez remanescente....................................................................................................... 145 Figura 5.37 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Manhã (Vf: 10 cm/min):
percentuais de DQO remanescente. ........................................................................................................... 146 Figura 5.38 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Manhã (Vf: 10 cm/min):
percentuais de Fósforo total remanescente. ............................................................................................... 147 Figura 5.39 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Manhã (Vf: 20 cm/min):
Condutividade (µS/cm a 25ºC)................................................................................................................... 148 Figura 5.40 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Tarde (Vf: 20 cm/min):
percentuais de Turbidez remanescente....................................................................................................... 151 Figura 5.41 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Tarde (Vf: 20 cm/min):
percentuais de DQO remanescente. ........................................................................................................... 152 Figura 5.42 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Tarde (Vf: 20 cm/min):
percentuais de Fósforo total remanescente. ............................................................................................... 153 Figura 5.43 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Tarde (Vf: 10 cm/min):
percentuais de Turbidez remanescente....................................................................................................... 154
iv
Figura 5.44 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Tarde (Vf: 10 cm/min):
percentuais de DQO remanescente.............................................................................................................155 Figura 5.45 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Tarde (Vf: 10 cm/min):
percentuais de Fósforo total remanescente. ...............................................................................................156 Figura 5.46 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Tarde (Vf: 10 cm/min):
Condutividade (µS/cm a 25ºC).. .................................................................................................................157 Figura 5.47 – Curva “típica” de remoção percentual de turbidez em ensaios de coagulação-floculação-
sedimentação com cloreto férrico...............................................................................................................159 Figura 5.48 – Custo com coagulante (cloreto férrico) por m3 tratado, de acordo com a dosagem de cloreto férrico
empregada ..................................................................................................................................................161 Figura 5.49 – Curva típica da dosagem de coagulante em função da eficiência de remoção de turbidez dividida
pelo custo por m3 tratado (relação “benefício/custo”) ...............................................................................161 Figura 5.50 – Dosagem de coagulante em função da eficiência de remoção de turbidez dividida pelo custo por
metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”), de acordo com a dosagem de HCl ou NaOH – Ensaios de
coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx - Manhã (2ª série).................................163 Figura 5.51 –Dosagem de coagulante em função da eficiência de remoção de DQO dividida pelo custo20 por
metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”), de acordo com a dosagem de HCl ou NaOH – Ensaios de
coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx - Manhã (2ª série).................................164 Figura 5.52 – Curvas de dosagem de coagulante em função da eficiência de remoção de fósforo dividida pelo
custo20 por metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”), de acordo com a dosagem de HCl ou NaOH
– Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx - Manhã (2ª série). ..........164 Figura 5.53 – Dosagem de coagulante em função da eficiência de remoção de turbidez dividida pelo custo por
metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”), de acordo com a dosagem de HCl ou NaOH – Ensaios de
coagulação-floculação-flotação (Vf: 10 cm/min) com o efluente do RALEx - Manhã..............................166 Figura 5.54 – Dosagem de coagulante em função da eficiência de remoção de DQO dividida pelo custo22 por
metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”), de acordo com a dosagem de HCl ou NaOH – Ensaios de
coagulação-floculação-flotação (Vf: 10 cm/min) com o efluente do RALEx - Manhã..............................166 Figura 5.55 – Dosagem de coagulante em função da eficiência de remoção de fósforo dividida pelo custo22 por
metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”), de acordo com a dosagem de HCl ou NaOH – Ensaios de
coagulação-floculação-flotação (Vf: 10 cm/min) com o efluente do RALEx - Manhã..............................167 Figura 5.56 – Dosagem de cloreto férrico em função da eficiência de remoção de turbidez pelo custo por metro
cúbico tratado (relação “benefício/custo”) em ensaios de coagulação-floculação-sedimentação (Vs: 1,4
cm/min) e coagulação-floculação-flotação (Vf: 10 cm/min) com o efluente do RALEx, sem adição de
ácido ou base. .............................................................................................................................................169 Figura 5.57 – Dosagem de cloreto férrico em função da eficiência de remoção de DQO pelo custo24 por metro
cúbico tratado (relação “benefício/custo”) em ensaios de coagulação-floculação-sedimentação (Vs: 1,4
cm/min) e coagulação-floculação-flotação (Vf: 10 cm/min) com o efluente do RALEx, sem adição de
ácido ou base. .............................................................................................................................................169 Figura 5.58 – Dosagem de cloreto férrico em função da eficiência de remoção de fósforo pelo custo24 por metro
cúbico tratado (relação “benefício/custo”) em ensaios de coagulação-floculação-sedimentação (Vs: 1,4
v
cm/min) e coagulação-floculação-flotação (Vf: 10 cm/min) com o efluente do RALEx, sem adição de
ácido ou base.............................................................................................................................................. 170 Figura 5.59 – Comparação de custos24 entre a separação de sólidos por sedimentação (Vs: 1,4 cm/min) e por
flotação por ar dissolvido (Vf: 10 cm/min), de acordo com a eficiência de remoção de turbidez do efluente
do RALEx por coagulação/precipitação com cloreto férrico..................................................................... 170 Figura 5.60 – Comparação de custos24 entre a separação de sólidos por sedimentação (Vs: 1,4 cm/min) e por
flotação por ar dissolvido (Vf: 10 cm/min), de acordo com a eficiência de remoção de DQO do efluente do
RALEx por coagulação/precipitação com cloreto férrico.......................................................................... 171 Figura 5.61 – Comparação de custos24 entre a separação de sólidos por sedimentação (Vs: 1,4 cm/min) e por
flotação por ar dissolvido (Vf: 10 cm/min), de acordo com a eficiência de remoção de fósforo do efluente
do RALEx por coagulação/precipitação com cloreto férrico..................................................................... 171 Figura 5.62 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do Licor misto do tanque de aeração da ETE
Jardim das Flores: percentuais de Turbidez remanescente em relação à turbidez do licor misto............... 176 Figura 5.63 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do Licor misto do tanque de aeração da ETE
Jardim das Flores: percentuais de DQO remanescente em relação à DQO do licor misto......................... 177 Figura 5.64 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do Licor misto do tanque de aeração da ETE
Jardim das Flores: percentuais de Fósforo total remanescente em relação à concentração de fósforo total do
licor misto. ................................................................................................................................................. 178 Figura 5.65 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do Licor misto do tanque de aeração da ETE
Jardim das Flores: Condutividade (µS/cm a 25ºC)..................................................................................... 179 Figura 5.66 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do Licor misto do tanque de aeração da ETE
Jardim das Flores: percentuais de Turbidez remanescente em relação à turbidez do sobrenadante do licor
misto. ......................................................................................................................................................... 180 Figura 5.67 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do Licor misto do tanque de aeração da ETE
Jardim das Flores: percentuais de DQO remanescente em relação à DQO do sobrenadante do licor misto.
................................................................................................................................................................... 181 Figura 5.68 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do Licor misto do tanque de aeração da ETE
Jardim das Flores: percentuais de Fósforo total remanescente em relação à concentração de fósforo total do
sobrenadante do licor misto. ...................................................................................................................... 182 Figura 5.69 – Turbidez remanescente em função da dosagem de coagulante e da razão de recirculação em
ensaios de coagulação-floculação-flotação com o licor misto ................................................................... 184 Figura 5.70 – DQO remanescente em função da dosagem de coagulante e da razão de recirculação em ensaios de
coagulação-floculação-flotação com o licor misto..................................................................................... 184 Figura 5.71 – Concentração de fósforo remanescente em função da dosagem de coagulante e da razão de
recirculação em ensaios de coagulação-floculação-flotação com o licor misto ......................................... 184 Figura 5.72 – Custo, em R$/m3, e dosagem de coagulante em função da eficiência de remoção de turbidez,
fósforo e DQO, para coagulação/precipitação-floculação-sedimentação do licor misto do tanque de aeração
da ETE Jardim das Flores (Rio Claro - SP) ............................................................................................... 186 Figura 5.73 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do Efluente da ETE Jardim das Flores (Vf: 20
cm/min): percentuais de Turbidez remanescente. ...................................................................................... 192
vi
Figura 5.74 – Diagrama de coagulação-floculação- flotação do Efluente da ETE Jardim das Flores (Vf: 20
cm/min): percentuais de DQO remanescente. ............................................................................................193 Figura 5.75 – Diagrama de coagulação-floculação- flotação do Efluente da ETE Jardim das Flores (Vf: 20
cm/min): percentuais de Fósforo total remanescente................................................................................194 Figura 5.76 – Diagrama de coagulação-floculação- flotação do Efluente da ETE Jardim das Flores (Vf: 20
cm/min): percentuais de Cor aparente remanescente. ...............................................................................195 Figura 5.77 – Diagrama de coagulação-floculação- flotação do Efluente da ETE Jardim das Flores (Vf: 10
cm/min): percentuais de Turbidez remanescente. ......................................................................................196 Figura 5.78 – Diagrama de coagulação-floculação- flotação do Efluente da ETE Jardim das Flores (Vf: 10
cm/min): percentuais de DQO remanescente. ............................................................................................197 Figura 5.79 – Diagrama de coagulação-floculação- flotação do Efluente da ETE Jardim das Flores (Vf: 10
cm/min): percentuais de Fósforo total remanescente.................................................................................198 Figura 5.80 – Diagrama de coagulação-floculação- flotação do Efluente da ETE Jardim das Flores (Vf: 10
cm/min): percentuais de Cor aparente remanescente. ...............................................................................199 Figura 5.81 – Diagrama de coagulação-floculação- flotação do Efluente da ETE Jardim das Flores (Vf: 20
cm/min): Condutividade (µS/cm a 25ºC). ..................................................................................................200 Figura 5.82 – Dosagem de cloreto férrico em função da eficiência de remoção de turbidez pelo custo por metro
cúbico tratado (relação “benefício/custo”) em ensaios de coagulação-floculação-flotação (Vf: 10 cm/min)
com o efluente da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP). ........................................................................202 Figura 5.83 – Dosagem de cloreto férrico em função da eficiência de remoção de DQO pelo custo27 por metro
cúbico tratado (relação “benefício/custo”) em ensaios de coagulação-floculação-flotação (Vf: 10 cm/min)
com o efluente da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP) .........................................................................203 Figura 5.84 – Dosagem de cloreto férrico em função da eficiência de remoção de fósforo pelo custo27 por metro
cúbico tratado (relação “benefício/custo”) em ensaios de coagulação-floculação-flotação (Vf: 10 cm/min)
com o efluente da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP) .........................................................................203 Figura 5.85 – Dosagem de cloreto férrico em função da eficiência de remoção de cor aparente pelo custo27 por
metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”) em ensaios de coagulação-floculação-flotação (Vf: 10
cm/min) com o efluente da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP)...........................................................204 Figura 5.86 – Custo com operação, em R$/m3, e dosagem de coagulante em função da eficiência de remoção de
turbidez, fósforo, DQO e cor aparente, para ensaio de coagulação-floculação-flotação do efluente da ETE
Jardim das Flores (Rio Claro - SP).............................................................................................................204
vii
LISTA DE TABELAS Tabela 3.1 – Classificação das partículas do esgoto por faixa de tamanho ........................................................... 11 Tabela 3.2 – Reações e constantes de equilíbrio para espécies de ferro................................................................ 26 Tabela 3.3 – Características médias de lagos, rios e águas marinhas costeiras de acordo com o nível trófico ..... 34 Tabela 3.4 – Padrões de qualidade para fósforo total em águas doces, por classe do corpo receptor, de acordo
com as resoluções nº 20 e nº 357 do CONAMA.......................................................................................... 37 Tabela 3.5 – Vantagens e desvantagens da adição de sais metálicos para remoção de fósforo de acordo com o
local da ETE................................................................................................................................................. 43 Tabela 3.6 – Características de sistemas clássicos de tratamento de esgoto sanitário e sistemas com reator UASB
seguido de pós-tratamento ........................................................................................................................... 49 Tabela 3.7 – Idade do lodo mínima necessária para nitrificação........................................................................... 53 Tabela 3.8 – Estudos sobre pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios por coagulação/precipitação, com
separação de sólidos flotação por ar dissolvido ou sedimentação................................................................ 63 Tabela 4.1 – Análises realizadas, por tipo de efluente, no perfil 24 horas da ETE Jardim das Flores .................. 83 Tabela 4.2 – Etapas de ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com efluente do RALEx...................... 84 Tabela 4.3 – Etapas de ensaios de coagulação-floculação-flotação com efluente do RALEx............................... 88 Tabela 4.4 – Etapas de ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com o licor misto do tanque de aeração
da ETE Jardim das Flores ............................................................................................................................ 90 Tabela 4.5 – Etapas de ensaios de coagulação-floculação-flotação com o licor misto do tanque de aeração da
ETE Jardim das Flores ................................................................................................................................. 91 Tabela 4.6 – Etapas de ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente da ETE Jardim das Flores
..................................................................................................................................................................... 92 Tabela 4.7 – Etapas de ensaios de coagulação-floculação-flotação com o licor misto do tanque de aeração da
ETE Jardim das Flores ................................................................................................................................. 93 Tabela 5.1 - Resumo estatístico dos dados obtidos no perfil 24 horas do reator anaeróbio de leito expandido
realizado em 23 de outubro de 2002 .......................................................................................................... 101 Tabela 5.2 - Resumo estatístico dos dados do perfil 24 horas da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP) .......... 107 Tabela 5.3 – Resultados dos ensaios preliminares de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do
RALEx....................................................................................................................................................... 112 Tabela 5.4 – Coeficientes de correlação amostral entre os parâmetros analisados nos ensaios de coagulação-
floculação-sedimentação para obtenção dos diagramas de coagulação do efluente do RALEx – manhã (1ª
série) .......................................................................................................................................................... 120 Tabela 5.5 – Coeficientes de correlação amostral entre os parâmetros analisados nos ensaios de coagulação-
floculação-sedimentação para obtenção dos diagramas de coagulação do efluente do RALEx – manhã (2ª
série) .......................................................................................................................................................... 129 Tabela 5.6 – Coeficientes de correlação amostral entre os parâmetros analisados nos ensaios de coagulação-
floculação-sedimentação para obtenção dos diagramas de coagulação do efluente do RALEx – Tarde .... 136
viii
Tabela 5.7 – Coeficientes de correlação amostral entre diferentes parâmetros analisados nos ensaios de
coagulação-floculação-flotação para obtenção dos diagramas de coagulação do efluente do RALEx coletado
no período da manhã, para .........................................................................................................................149 Tabela 5.8 – Coeficientes de correlação amostral entre os parâmetros analisados nos ensaios de coagulação-
floculação-flotação para obtenção dos diagramas de coagulação do efluente do RALEx – Tarde .............158 Tabela 5.9 – Resultados dos ensaios preliminares de coagulação-floculação-sedimentação com o licor misto do
tanque de aeração da ETE Jardim das Flores. ............................................................................................173 Tabela 5.10 – Coeficientes de correlação amostral entre os parâmetros analisados nos ensaios de coagulação-
floculação-sedimentação para obtenção dos diagramas de coagulação do Licor misto do tanque de aeração
da ETE Jardim das Flores .........................................................................................................................183 Tabela 5.11 – Resultados dos ensaios preliminares de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente final
da ETE Jardim das Flores. .........................................................................................................................188 Tabela 5.12 – Resultados dos ensaios preliminares de coagulação-floculação-flotação com o efluente final da
ETE Jardim das Flores. ..............................................................................................................................190 Tabela 5.13 – Coeficientes de correlação amostral entre os parâmetros analisados nos ensaios de coagulação-
floculação-flotação para obtenção dos diagramas de coagulação do efluente da ETE Jardim das Flores.201
ix
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS
CSC – Concentração da solução-mãe de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
DC – Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
EESC – Escola de Engenharia de São Carlos
ETE – Estação de tratamento de esgoto
Gf – Gradiente de velocidade médio na floculação, em s–1
Gm – Gradiente de velocidade médio na mistura rápida, em s–1
RALEx – Reator anaeróbio de leito expandido
Tf – Tempo de floculação, em minutos
Tflot – Tempo de flotação, em minutos
Tm – Tempo de mistura rápida, em segundos
Ts – Tempo de sedimentação, em minutos
USP – Universidade de São Paulo
Vf – Velocidade de flotação, em cm/min
Vs – Velocidade de sedimentação, em cm/min
PPGSHS-EESC – Programa de Pós-Graduação do Departamento de Hidráulica e Saneamento
da Escola de Engenharia de são Carlos
P – Concentração de fósforo total, em mg P/L
Pf – Concentração de fósforo da amostra filtrada, em mg P/L
DQO ou DQOt – Demanda química de oxigênio, em mg/L
DQOf – Demanda química de oxigênio da amostra filtrada, em mg/L
R – Razão de recirculação (%)
Psat – Pressão na câmara de saturação (kPa)
r - coeficiente de correlação amostral
x
RESUMO
SANTOS, H.R. Coagulação/precipitação de efluentes de reator anaeróbio de leito
expandido e de sistema de lodo ativado precedido de reator UASB, com remoção de
partículas por sedimentação ou flotação. 2006. 216p + Anexos. Tese (Doutorado) -
Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo.
Os reatores anaeróbios de concepção mais moderna (e.g., UASB e RALEx)
possibilitam a remoção de 65 a 75% de matéria orgânica do esgoto sanitário, com custos de
implantação e operação relativamente baixos, em comparação com os processos aeróbios
convencionais. Entretanto, esses reatores geralmente são pouco eficientes na remoção de
nutrientes e seus efluentes podem apresentar concentrações relativamente elevadas de
material orgânico e de sólidos suspensos. Para melhorar a qualidade dos efluentes desses
reatores, algumas configurações de pós-tratamento têm sido empregadas no Brasil, dentre as
quais os sistemas de lodo ativado e a coagulação/precipitação com sais metálicos, geralmente
seguida de flotação por ar dissolvido. Nesta pesquisa, foi avaliada a aplicabilidade da
coagulação/precipitação com cloreto férrico, a partir de testes em unidades de coagulação em
escala de bancada (jar test e flotateste), para três sistemas de pós-tratamento de efluentes de
reatores anaeróbios, a saber: coagulação/precipitação do efluente de um reator anaeróbio
(RALEx); “co-precipitação” em um sistema de lodo ativado; e “pós-precipitação” do efluente
do sistema de lodo ativado. Cada um desses sistemas foi testado com separação de sólidos por
sedimentação ou por flotação por ar dissolvido, constituindo seis distintas configurações de
pós-tratamento. O pós-tratamento do efluente do reator anaeróbio por coagulação/precipitação
se mostrou uma alternativa viável técnica e economicamente, tanto para a sedimentação
quanto para a flotação por ar dissolvido. Os diagramas de coagulação obtidos tanto nos
ensaios de sedimentação quanto nos de flotação demonstraram que a coagulação/precipitação
do efluente do RALEx ocorria de modo mais eficiente para valores de pH entre 5 e 7. A
coagulação/precipitação do licor misto com cloreto férrico também se mostrou uma opção
atrativa, propiciando a obtenção de efluente bastante clarificado, com possibilidades de reúso.
Nessa opção, obtiveram-se eficiências adicionais (i.e., em relação ao sobrenadante do licor
misto) de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 80%, 72% e 85%, com
dosagem de 80 mg de FeCl3.6H2O/L (48 mg de FeCl3/L). Para a coagulação com cloreto
férrico, a flotação não apresentou bons resultados na remoção de turbidez, DQO e fósforo
xi
para separação de sólidos do licor misto. O mesmo ocorreu para o efluente final da ETE
quando a etapa de separação de sólidos foi a sedimentação. Quando a separação de sólidos foi
feita por flotação, obtiveram-se eficiências de remoção de turbidez, DQO e fósforo de,
respectivamente, 68%, 53% e 83%, com dosagem de 80 mg de FeCl3.6H2O/L.
Palavras-chave: esgoto sanitário; reator anaeróbio de leito expandido; reator anaeróbio de
manta de lodo (UASB); coagulação; precipitação; sedimentação; flotação por
ar dissolvido; cloreto férrico.
xii
ABSTRACT
SANTOS, H.R. Coagulation/precipitation of effluents from anaerobic expanded bed
reactor and activated sludge system preceded by UASB reactor, with particle removal
by sedimentation or flotation. 2006. 216p. + Annexes. Thesis (Doctoral) - Escola de
Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo.
The anaerobic reactors of modern conception (e.g., UASB and RALEx) remove from
65 to 75% of sanitary wastewater organic matter with relatively low construction, operation,
and maintenance costs, in comparison with conventional aerobic processes. Nevertheless, that
reactors are usually little efficient in nutrient removal and their effluents may present
relatively high organic matter and suspended solid concentrations. In order to improve the
quality of effluents from anaerobic reactors, some post-treatment concepts have been
employed in Brazil, among which activated sludge systems and coagulation/precipitation with
metallic salts, generally followed by dissolved air flotation. In this research,
coagulation/precipitation with ferric chloride was assessed using sedimentation and flotation
lab-scale test units (jar test and flotateste, respectively) to three post-treatment systems,
namely: coagulation/precipitation of effluent from anaerobic reactor; “co-precipitation” (in
the mixed liquor from activated sludge system); and “post-precipitation” of effluent from
activated sludge system. Each system was assessed with solids separation with sedimentation
and dissolved air flotation, constituting six different post-treatment scenarios.
Coagulation/precipitation of the effluent from the anaerobic reactor showed to be technical
and economically attractive, not only for sedimentation but also for dissolved air flotation.
Coagulation diagrams obtained in sedimentation and flotation essays showed that
coagulation/precipitation of the effluent from RALEX was more efficient when pH values
were between 5 and 7. The mixed liquor coagulation/flocculation with ferric chloride were
also an attractive option, resulting in a low turbidity effluent suitable for reuse. In this option,
additional removals (i.e., in relation to decanted mixed liquor) of turbidity, COD e phosphorus
were obtained: 80%, 72% and 85%, respectively, with the dosage of 80 mg FeCl3.6H2O/L (48
mg FeCl3/L). Flotation did not presented good results in the removal of turbidity, COD and
phosphorus in mixed liquor coagulation/precipitation with ferric chloride. The same was to
the effluent from the WWTP when sedimentation was employed in the solids separation step.
xiii
When solids separation was made using flotation, the removal efficiencies of turbidity, COD
and phosphorus were, respectively, 68%, 53%, and 83% for the dosage of 80 mg
FeCl3.6H2O/L.
Key-words: sanitary wastewater; anaerobic expanded bed reactor; upflow anaerobic expanded
bed (UASB) reactor; coagulation; precipitation; sedimentation; dissolved air
flotation; ferric chloride.
1
1. INTRODUÇÃO
A evolução do conhecimento sobre o processo anaeróbio aplicado ao tratamento de
águas residuárias vem possibilitando o desenvolvimento de configurações de estações de
tratamento de esgoto (ETEs) mais econômicas e sustentáveis do que os sistemas aeróbios
convencionais, principalmente para regiões de clima quente ou moderado.
As configurações mais recentes de reatores anaeróbios modernos, com destaque para o
UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), possibilitam a remoção confiável de grande parte
da matéria orgânica do esgoto (cerca de 65 a 75%) com custos de implantação e operação
consideravelmente menores do que os de sistemas convencionais. Os principais fatores que
determinam esses baixos custos são: reduzido tempo de detenção hidráulica (o que resulta em
pequenas unidades), baixa produção de lodo (pequenas unidades para manejo e menor custo
para disposição) e desnecessidade de energia elétrica para aeração e mistura.
Embora essas características favoreçam seu uso em regiões tropicais, principalmente
para a remoção de parte da matéria orgânica do esgoto, os reatores anaeróbios apresentam
algumas limitações. Por exemplo, são pouco eficientes na remoção de macronutrientes
(nitrogênio e fósforo) e de patogênicos, e apresentam concentrações de matéria orgânica e de
sólidos relativamente elevadas no efluente, de modo que seus efluentes geralmente não têm
qualidade suficiente para atender aos padrões de emissão e qualidade preconizados na
legislação ambiental brasileira.
Dentre as alternativas que têm sido empregadas com sucesso no pós-tratamento de
reatores anaeróbios, podem ser destacados os sistemas físico-químicos com emprego de sais
metálicos (coagulação/precipitação) –– principalmente aqueles com separação final por
flotação por ar dissolvido –– e os sistemas de lodo ativado. As características mais vantajosas
dessas alternativas relacionam-se à capacidade de remoção complementar de certos
constituintes do esgoto que não são removidos eficientemente em reatores anaeróbios,
obtendo-se um efluente final de boa qualidade a um custo global menor do que o de sistemas
convencionais. Além disso, as unidades de tratamento de sistemas de lodo ativado e de
tratamento físico-químico são compactas (necessitam de pouca área), principalmente quando
empregadas no pós-tratamento de reatores anaeróbios, o que favorece seu uso em áreas de
2
maior concentração urbana, onde o custo dos terrenos é maior e os problemas relacionados à
manutenção da qualidade das águas são mais graves.
Pós-tratamento de reatores anaeróbios por coagulação/precipitação
Os sistemas de tratamento físico-químico com o uso de sais de metais trivalentes e
mesmo polímeros auxiliares, com separação dos flocos por decantação ou flotação por ar
dissolvido, são geralmente eficientes na remoção de fósforo e de material coloidal e em
suspensão do esgoto. Todavia, esses sistemas apresentam eficiência de remoção de matéria
orgânica solúvel muito baixa. Para esgoto bruto, a eficiência de tais tratamentos não
ultrapassa a faixa de 60 a 65%, em relação à DBO e DQO. Contudo, quando se utiliza o
tratamento biológico anaeróbio a montante de unidades de tratamento físico-químico tem-se
uma boa redução da matéria orgânica solúvel do esgoto, permitindo que o sistema combinado
tenha uma boa eficiência final em relação à matéria orgânica e também em relação ao fósforo.
Diversas pesquisas desenvolvidas no Brasil demonstraram a aplicabilidade do uso de
coagulantes (sais metálicos e/ou polieletrólitos) no pós-tratamento de efluentes de reatores
biológicos. Na maioria dos casos, a configuração empregada consiste de: pré-tratamento em
reatores anaeróbios, coagulação, floculação e separação de sólidos por flotação por ar
dissolvido. Essa configuração apresenta eficiências consideráveis de remoção de fósforo e de
sólidos suspensos, resultando também na remoção complementar do material orgânico que se
encontrar na forma de partículas suspensas ou coloidais. Outros aspectos favoráveis da
flotação são o teor de umidade relativamente baixo no lodo flotado e a elevação na
concentração de oxigênio dissolvido no efluente final. (CAMPOS et al., 1996; REALI et al.,
1998; PENETRA, 1998; MARCHIORETTO, 1999; CARVALHO, 2003; PENETRA, 2003;
PINTO FILHO e BRANDÃO, 2001; AISSE et al., 2001a, entre outros). Em virtude desses
resultados, novas estações de tratamento foram projetadas no Brasil com base nessa
concepção, sendo que algumas já estão em operação.
Apesar dos bons resultados obtidos, existem alguns aspectos negativos geralmente
atribuídos ao uso da flotação por ar dissolvido, com destaque para os custos relativamente
elevados de implantação (elevada mecanização) e operação (gasto com energia elétrica), e a
complexidade operacional, exigindo funcionários mais bem qualificados (AISSE et al.,
2001a).
Em face dessas restrições, o uso da flotação torna-se viável na medida em que suas
características favoráveis (qualidade do efluente, economia com coagulantes, concentração de
sólidos no lodo etc.) justifiquem os acréscimos nos custos em comparação com a
3
sedimentação. Contudo, existem indícios de que a configuração reator anaeróbio seguido de
coagulação-floculação-sedimentação pode fornecer um efluente de boa qualidade. Em um
estudo comparativo realizado por Sinelli (2002), ”um sistema composto por decantador
lamelar e adensamento de lodo por gravidade resultou em um custo de implantação quase
50% menor do que o de um sistema de flotação por ar dissolvido”, ambos empregados no pós-
tratamento de reatores anaeróbios. Além disso, em ensaios em uma unidade piloto com
decantador lamelar, empregada no pós-tratamento de reatores anaeróbios, o autor obteve
eficiências de remoção de fósforo, DQO e SST similares às obtidas em sistemas de pós-
tratamento de efluentes de reatores anaeróbios com flotação por ar dissolvido.
Pós-tratamento de reatores anaeróbios em sistemas de lodo ativado
Diversos pesquisadores defendem a aplicação de sistemas de lodo ativado para o pós-
tratamento de efluentes de reatores anaeróbios modernos: Van Haandel e Lettinga (1994),
Van Haandel e Marais (1999), Além Sobrinho e Kato (1999), Von Sperling (2002), entre
outros. Segundo esses autores, a configuração anaeróbio/aeróbio permite atingir uma
qualidade no efluente final da ETE similar à obtida em sistemas de lodo ativado convencional,
sendo que com grande economia no investimento inicial e nos custos operacionais; além
disso, o tratamento do lodo pode ser feito no próprio reator anaeróbio. Os mesmos autores
argumentam que, em países de clima quente, como o Brasil, o dimensionamento do sistema
de lodo ativado deve contemplar não apenas a remoção de material orgânico, mas também a
nitrificação e a desnitrificação.
A necessidade de se promover a nitrificação se deve ao fato de que a taxa de
crescimento das bactérias nitrificantes é muito elevada em temperaturas acima de 20º C,
normalmente observadas no esgoto brasileiro. Desse modo, se o dimensionamento não previr
aeração suficiente para promover a nitrificação, haverá competição entre as bactérias
nitrificantes e as responsáveis pela oxidação do material orgânico, e os dois processos
(nitrificação e oxidação da matéria orgânica) resultarão incompletos, com grande prejuízo
para a qualidade do efluente final. Além disso, a deficiência na aeração poderá induzir o
desenvolvimento de lodo filamentoso, que apresentará má sedimentabilidade no decantador
secundário, prejudicando ainda mais a qualidade do efluente final (VAN HAANDEL e
MARAIS, 1999). A inclusão da nitrificação em um sistema de lodo ativado implica no
aumento dos custos principalmente com o sistema de aeração da ETE.
A desnitrificação é necessária também por razões operacionais. Se não se previr uma
região anóxica no reator de lodo ativado para promover a desnitrificação, esta muito
4
provavelmente ocorrerá (de modo “descontrolado”) no decantador secundário. Caso isso
ocorra, as bolhas de nitrogênio geradas no decantador subirão à superfície livre, agregando-se
a flocos de lodo durante sua trajetória ascendente, formando uma camada de lodo flutuante
que acaba sendo descarregada no efluente final da ETE. Além disso, em virtude da
necessidade de uma fonte de carbono para a desnitrificação, em muitos casos é necessário
desviar uma parte do efluente bruto diretamente para a região anóxica do reator de lodo
ativado, sem passar pelo reator anaeróbio. Nesse caso, o uso do reator anaeróbio ainda é
vantajoso (em comparação com o tratamento convencional) para promover a estabilização do
lodo gerado (VAN HAANDEL e MARAIS, 1999). A inclusão da desnitrificação em um
sistema de lodo ativado usado no pós-tratamento de anaeróbios resulta no aumento dos custos
de construção (mais equipamentos para mistura e reator de lodo ativado maior –– embora o
reator anaeróbio possa ser menor) e operação (energia para mistura) da ETE.
Em relação à remoção de fósforo, Van Haandel e Marais (1999) e Além Sobrinho e
Jordão (2001) argumentam que sua remoção biológica em sistemas anaeróbio/aeróbio não é
viável, porque a remoção do material orgânico mais facilmente degradável no reator
anaeróbio prejudica o processo de acumulação de fósforo em excesso (luxury uptake) pelos
organismos Poli-P na etapa aeróbia do processo. Além disso, perde-se a vantagem de
promover a digestão do lodo no reator anaeróbio, já que, assim procedendo, o fósforo seria
liberado para a fase líquida pelos microrganismos Poli-P.
De acordo com os argumentos acima, portanto, face às exigências operacionais dos
sistemas de lodo ativado operados em regiões de clima quente, sua utilização no pós-
tratamento de reatores anaeróbios implica em um sistema “robusto”, que deve incluir a
remoção biológica de nitrogênio, mas que inviabiliza a remoção biológica de fósforo.
Van Haandel e Lettinga (1994), entretanto, argumentam que a remoção de fósforo
muitas vezes é mais importante do que a de nitrogênio, porque em muitas águas de superfície
o fator limitante ao crescimento primário é o fósforo e não o nitrogênio. Além disso, alguns
microrganismos são capazes de sintetizar amônia a partir do nitrogênio molecular, de modo
que existe sempre uma fonte potencialmente abundante de nitrogênio em qualquer corpo
hídrico superficial. Logo, uma restrição em relação à configuração “anaeróbio/lodo ativado
com nitrificação e desnitrificação” é que, além do custo elevado, a remoção de nitrogênio,
mesmo que quase completa, em muitos casos pode não ser suficiente para prevenir a
eutrofização no corpo d’água receptor.
Além do sistema que inclui a remoção biológica de nitrogênio, outras configurações
do sistema de lodo ativado que potencialmente oferecem boa estabilidade operacional são os
5
sistemas que incluem a adição de sais metálicos para coagulação/precipitação (e, às vezes,
polieletrólitos para coagulação/floculação), sendo que, nesses casos, há a vantagem de
poderem ser obtidas elevadas eficiências de remoção de fósforo.
Delineamento da pesquisa
Em face dos argumentos apresentados, fica evidente o potencial da associação do
tratamento físico-químico com emprego de sais metálicos (e polieletrólitos) aos processos
biológicos para implementação de ETEs mais eficientes, mais estáveis operacionalmente e
capazes de promover elevada remoção de, principalmente, fósforo e material particulado. Os
sistemas de tratamento de esgoto envolvendo coagulação/precipitação apresentam ainda
outros aspectos vantajosos, principalmente se associados a reatores biológicos preexistentes:
requerem baixo custo de implantação e podem ser empregados em casos em que os reatores
biológicos estejam sobrecarregados ou em estações de tratamento de cidades onde a
população é flutuante, em que ocorrem grandes variações na carga orgânica e na vazão.
Nesta pesquisa, foi realizado um estudo sobre o emprego da coagulação/precipitação
com cloreto férrico em sistemas de pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, tendo
em vista a avaliação de seis concepções de ETEs, as quais são apresentadas na Figura 1.1.
Essas configurações teoricamente permitem a obtenção de efluentes com concentrações muito
baixas de material orgânico, fósforo e sólidos em suspensão (e elevada eficiência de
nitrificação, nas opções 3, 4, 5 e 6), o que aumenta as chances de reúso, ou de atingir os
padrões estabelecidos para esses constituintes na legislação ambiental, e possibilita o uso de
sistemas de desinfecção bastante econômicos, por exemplo, tanto com radiação ultravioleta
como com sistema de cloração/descloração.
As opções estudadas envolvem, portanto, o pós-tratamento do efluente de reatores
anaeróbios por (a) coagulação/precipitação do próprio efluente do reator anaeróbio (opções 1
e 2), (b) coagulação/precipitação do licor misto do reator de lodo ativado (opções 3 e 4) e (c)
coagulação/precipitação do efluente final do sistema de lodo ativado que foi empregado no
pós-tratamento do efluente anaeróbio (opções 5 e 6). Para essas três alternativas, estudou-se a
separação final de partículas por sedimentação (opções 1, 3 e 5) e flotação por ar dissolvido
(opções 2, 4, e 6).
6
REATOR ANAERÓBIO
REATOR ANAERÓBIO
REATOR ANAERÓBIO
ADIÇÃO DE COAGULANTES
ADIÇÃO DE COAGULANTES
ADIÇÃO DE COAGULANTES
REATOR DE LODO ATIVADO
RASPADOR DE LODO
REATOR ANAERÓBIO
ADIÇÃO DE COAGULANTES
REATOR DE LODO ATIVADO
RASPADOR DE LODO
REATOR ANAERÓBIO
REATOR DE LODO ATIVADO
ADIÇÃO DE COAGULANTES
LODO
REATOR ANAERÓBIO
REATOR DE LODO ATIVADO
ADIÇÃO DE COAGULANTES
RASPADOR DE LODO
LODO (FÓSFORO PRECIPITADO)
LODO
LODO
LODO
LODO (FÓSFORO PRECIPITADO)
LODO (FÓSFORO PRECIPITADO)
MISTURA RÁPIDA
FLOCULAÇÃO
MISTURA RÁPIDA
FLOCULAÇÃO
LODO (FÓSFORO PRECIPITADO)
MISTURA RÁPIDA
FLOCULAÇÃO
MISTURA RÁPIDA
FLOCULAÇÃO
LODO (FÓSFORO PRECIPITADO)
DECANTADOR SECUNDÁRIO
DECANTADOR SECUNDÁRIO
DECANTADOR SECUNDÁRIO
DECANTADOR SECUNDÁRIO
DECANTADOR SECUNDÁRIO
FLOTAÇÃO POR AR DISSOLVIDO
FLOTAÇÃO POR AR DISSOLVIDO
FLOTAÇÃO POR AR DISSOLVIDO
LODO (FÓSFORO PRECIPITADO)
1
2
3
5
6
4
Figura 1.1 – Concepções de ETEs estudadas nesta pesquisa que conjugam sistemas biológicos
e físico-químicos para pós-tratamento de reator anaeróbio
7
A avaliação quanto à aplicabilidade da coagulação/precipitação com cloreto férrico
nos sistemas de pós-tratamento indicados na Figura 1.1 foi realizada a partir dos resultados de
diversos ensaios em reatores de bancada (batch), com separação de sólidos por sedimentação
(jar test) e flotação (flotateste), que possibilitaram a análise das vantagens e desvantagens do
emprego desses sistemas –– principalmente no que se refere às características do efluente
final obtido e aos custos de implantação e operação ––, a descrição “qualitativa” das
condições operacionais mais adequadas para cada concepção de tratamento e a definição de
um método para determinação das dosagens de coagulante que resultam na minimização dos
custos e, simultaneamente, na maximização da eficiência de remoção dos constituintes do
esgoto.
8
2. OBJETIVOS
Este trabalho tem o objetivo principal de avaliar o potencial de aplicação da
coagulação/precipitação com cloreto férrico em sistemas de pós-tratamento de efluentes de
reatores anaeróbios empregados no tratamento de esgoto sanitário, principalmente no que
concerne à eficiência de remoção de matéria orgânica, material particulado e fósforo e aos
custos operacionais e de implantação de ETEs.
As opções investigadas nesta pesquisa foram: (a) coagulação/precipitação do efluente
de um reator anaeróbio de leito expandido; (b) coagulação/precipitação do licor misto de um
sistema de lodo ativado empregado no pós-tratamento de reator UASB; e (c)
coagulação/precipitação do efluente do sistema de lodo ativado empregado no pós-tratamento
de reator UASB. Nessas alternativas, foi investigado o emprego da sedimentação e da flotação
por ar dissolvido para a separação final de sólidos da fase líquida. As alternativas investigadas
podem ser ilustradas pelas configurações apresentadas na Figura 1.1 (página 6).
Para consecução dos objetivos principais, foram considerados os seguintes objetivos
específicos:
• Investigar as condições operacionais (dosagem de coagulante, pH, mistura rápida,
floculação e separação de sólidos) mais adequadas para remoção de fósforo, DQO, cor
aparente e turbidez (partículas suspensas e coloidais) na coagulação/precipitação dos
efluentes estudados, em unidades em escala de laboratório com separação de sólidos por
sedimentação (jar test) e flotação por ar dissolvido (flotateste);
• Avaliar, a partir da elaboração de diagramas de coagulação, a aplicabilidade da adição
de ácidos ou de alcalinizantes (i.e., a influência do pH) na eficiência e nos custos da
coagulação/precipitação e como estratégia para controle de odores em ETEs que
empregam reatores anaeróbios para “pré-tratamento” do esgoto;
• Desenvolver um método para determinação da dosagem “ótima” de coagulante, com
base na maximização das eficiências de remoção dos constituintes do esgoto e na
minimização dos custos;
9
• Avaliar o emprego da sedimentação e da flotação por ar dissolvido na separação das
fases sólida e líquida após a coagulação/precipitação dos efluentes estudados,
considerando-se principalmente a qualidade do efluente obtido e os custos operacionais.
10
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 Considerações iniciais
Neste capítulo, inicialmente são feitas algumas breves considerações sobre a
importância das características das partículas encontradas no esgoto, em relação aos sistemas
de tratamento. A seguir é apresentada uma revisão da literatura sobre os aspectos
fundamentais da coagulação e da precipitação com o uso de sais metálicos. Nos subitens
seguintes é apresentada uma análise das principais alternativas empregadas no pós-tratamento
de reatores anaeróbios, com destaque para aqueles envolvendo o tratamento físico-químico
(coagulação e precipitação) e os sistemas de lodo ativado. Complementarmente são avaliados
os principais aspectos relativos à sedimentação e à flotação por ar dissolvido, quando essas
alternativas são empregadas na separação de sólidos em alguns sistemas de tratamento de
esgoto.
3.2 Partículas no esgoto
Além de poderem ser interpretados em termos de “parâmetros não-específicos” (p.ex.,
DQO, DBO, etc.), os constituintes do esgoto podem também ser entendidos como partículas,
que ocorrem em uma grande faixa de tamanho, variando desde menos de 0,001 µm a mais de
100 µm. Uma das primeiras classificações para o tamanho das partículas presentes no esgoto
foi proposta por Rudolfs e Balmat (1952). Muitas vezes, entretanto, é utilizada a classificação
decorrente do ensaio de sólidos suspensos (SS) preconizada no Standard Methods for the
Examination of Water and Wastewater (APHA/AWWA/WEF, 1998). Essas classificações são
apresentadas na Tabela 3.1. Neste texto, será utilizada preferencialmente a classificação
sugerida por Rudolfs e Balmat (1952).
O tamanho e a distribuição de tamanho das partículas interferem no desempenho de
praticamente todos os tipos de processos e operações empregados no tratamento de esgoto
(SANTOS et al., 2004). Tanto que, em geral, esses processos e operações atuam (removem,
11
degradam, coagulam etc.) primordialmente em faixas de tamanho específicas, de modo que as
partículas de outras faixas, em muitos casos, precisam ser removidas em outras unidades de
(pré- ou pós-) tratamento. Vale ressaltar, entretanto, que a distribuição do tamanho das
partículas no esgoto pode mudar consideravelmente com sua passagem pelas unidades do
sistema de tratamento. Na Figura 3.1, são apresentadas as faixas de tamanho de partículas de
alguns dos constituintes do esgoto e as faixas de tamanho de partículas nas quais algumas das
tecnologias de tratamento de esgoto são efetivas.
Tabela 3.1 – Classificação das partículas do esgoto por faixa de tamanho Classificação de partículas por faixa de tamanho Faixa de tamanho das
partículas Rudolfs e Balmat (1952) APHA/AWWA/WEF (1998) < 0,001 µm Solúveis 0,001 µm a 1 µm Coloidais Dissolvidos
1 µm a 100 µm Supra-coloidais > 100 µm Sedimentáveis Suspensos* *Os sólidos suspensos que sedimentam em cone Imhoff no intervalo de 1 hora são denominados “sólidos sedimentáveis”. Embora não seja definida uma faixa de tamanho das partículas nessa parcela, estas são geralmente maiores que 50 µm.
Tamanho das partículas (µm)
Fragmentos de células
Coagulação/floculação
Ultrafiltração
Microfiltração
Massa molecular (valor aproximado)
-1
Con
stitu
inte
s en
cont
rado
s em
es
goto
dec
anta
do
Aminoácidos
110
Uni
dade
s e
proc
esso
s de
tr
atam
ento
10
-3
1010
-410
2 10
10
3 4
-2
10
10
5 6 1010
10
7
Enzimas exocelulares
Polissacarídeos
Osmose reversa
Adsorção em carvão ativado
Carboidratos
Ácidos graxosVitaminas
Troca Iônica
Lodo ativado
Proteinas
Compostos recalcitrantes
Ácidos fúlvicos
Ácidos húmicos
Clorofila
Nutrientes RNA
Vírus
10
10
10
8 9
10 210
Filtração
SedimentaçãoMicropeneiramento
Flotação
DNA
Algas e protozoários
Flocos biológicos
Resíduos orgânicos
Bactérias
Precipitação
Figura 3.1 – Tamanho de partículas dos constituintes do esgoto e faixa de atuação das
unidades de tratamento por tamanho de partículas (Fonte: adaptado de LEVINE et al., 1985)
12
Outro aspecto importante é que os constituintes que se deseja remover do esgoto estão
muitas vezes associados às partículas predominantes em determinadas faixas de tamanho.
Logo, com base na eficiência de remoção das unidades e no conhecimento da distribuição de
tamanho de partículas do esgoto, pode ser estimada a eficiência de remoção de uma unidade
de tratamento. Por exemplo, analisando as frações do esgoto bruto de 8 estações de tratamento
de esgoto na Holanda, Van Nieuwenhuijzen (2001)1 apud Mels (2001) obteve os resultados
apresentados na Figura 3.2. Nessa figura, observa-se que, por exemplo, aproximadamente
25% da DQO, 15% da DBO, 8% do N-NTK e 10% do fósforo total estavam associados a
partículas com tamanho maior que 50 µm. Portanto, teoricamente, apenas esses percentuais
daqueles contaminantes poderiam ser removidos por sedimentação primária. Quando se
adiciona um coagulante ao esgoto, entretanto, ocorre uma mudança na distribuição de
tamanho das partículas do mesmo, como é ilustrado para a DQO na Figura 3.3, de modo que
esses constituintes podem ser removidos mais eficientemente em uma unidade de separação
de sólidos como, por exemplo, um decantador, flotador ou filtro.
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
0,1 1 10 100 1000
Tamanho de partícula (µm)
Per
cent
ual a
cum
ulad
o
DQODBON-NTKP-total
Figura 3.2 – Distribuição acumulada de DQO, DBO, N-Kjeldahl e P-total no esgoto, para
diferentes tamanhos de partícula (Fonte: Van Nieuwenhuijzen1, 2001, apud Mels, 2001)
1 Van Nieuwenhuijzen, (2001) Scenario studies into advanced particle removal in the physical-chemical pretreatment of wastewater. PhD thesis Delft University of Technology, Department of Sanitary Engineering.
13
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
0,1 1 10 100 1000
Tamanho de partícula (µm)
Perc
entu
al a
cum
ulad
o
DQO - esgoto bruto
DQO - esgoto coagulado
Figura 3.3 – Mudança na distribuição de tamanho das partículas do esgoto devida à adição de
coagulantes (a linha tracejada é ilustrativa) (Fonte: Mels, 2001)
Segundo Lawler (1997), em sistemas de tratamento físico-químico, a eficiência das
unidades está ligada principalmente às características do material particulado que se pretende
remover (tamanho, forma, densidade, carga superficial, velocidade de sedimentação e
porosidade) e ao processo de separação empregado (sedimentação, filtração, flotação etc.).
Quando são empregados coagulação e floculação de água ou esgoto, havendo ou não
precipitação de compostos solúveis, o interesse recai sobre as partículas na faixa de tamanho
coloidal, pelas razões que serão mais bem descritas a seguir.
Alguns outros aspectos importantes, relativos à distribuição de tamanho de partículas
em sistemas de tratamento biológico de esgoto, são comentados no item 3.6.2.
3.3 Fundamentos da coagulação química
Em virtude da natureza complexa e variável do esgoto, as reações decorrentes da
adição de sais metálicos trivalentes (i.e., sais de ferro e alumínio) ao esgoto são muitas vezes
numerosas, de difícil previsão e “competitivas” entre si, de modo que uma descrição “precisa”
dos fenômenos envolvidos nesse processo ainda não foi obtida, embora numerosas pesquisas
já tenham sido dedicadas a este fim. As diferenças entre os fenômenos ocorridos quando são
adicionados sais metálicos à água ou ao esgoto são geralmente marcantes. Tanto, que quando
se trata da adição de sais metálicos para o tratamento físico-químico do esgoto é mais comum
14
se encontrar na literatura a designação “precipitação”, enquanto o termo “coagulação” é
geralmente preferido para descrever os fenômenos prevalentes no tratamento de água.
Na verdade, quando são adicionados sais de ferro ou alumínio tanto à água quanto ao
esgoto, geralmente ocorrem, concorrentemente, precipitação e coagulação, sendo que no
esgoto, em face da ocorrência de maior diversidade de constituintes, e em maior
concentração, existem mais oportunidades para a precipitação de uma série de compostos
(p.ex., fosfatos e metais), que pode acontecer mais rapidamente que a coagulação. Mesmo
assim, esses precipitados precisam também ser aglutinados em partículas ou flocos de maior
tamanho (o que geralmente é obtido pela dosagem do sal metálico em “excesso” ou de
polieletrólitos) para que possam ser removidos por alguma operação de separação de sólidos
(sedimentação, filtração, flotação etc.). No tratamento de água, a menor ocorrência de
compostos com grande afinidade pelos íons metálicos trivalentes possibilita
predominantemente a formação de hidróxidos metálicos, que podem atuar na desestabilização
de partículas, principalmente na faixa de tamanho coloidal. Em face desta duplicidade de
efeitos, o termo “coagulação/precipitação” é geralmente empregado neste texto para designar
os efeitos decorrentes da adição de sais metálicos ao esgoto.
A coagulação química em sistemas de tratamento de água ou de esgoto geralmente
tem por objetivo a remoção de partículas coloidais. Isso porque a maioria dessas partículas
apresenta carga, a qual induz forças de repulsão elétrica entre partículas coloidais similares,
sendo esta a principal causa da estabilidade dos colóides (O’MELIA, 1970).
De acordo com Metcalf e Eddy (2003), o tamanho das partículas coloidais geralmente
encontradas no esgoto (predominantemente entre 0,01 e 1 µm) é tal que as forças de atração
entre as mesmas são consideravelmente menores do que as forças de repulsão elétrica; sob
tais condições, o movimento Browniano (causado pelo constante bombardeamento das
partículas coloidais pelas moléculas de água) mantém-nas em suspensão. A coagulação,
portanto, é o processo de desestabilização de partículas coloidais de forma a possibilitar seu
crescimento pela colisão entre as mesmas.
As teorias sobre desestabilização de partículas se baseiam na química dos colóides e
das superfícies. A seguir, é feita uma breve descrição sobre os sistemas coloidais e os fatores
que determinam sua estabilidade ou instabilidade.
15
3.3.1 Sistemas coloidais
Um sistema coloidal é aquele no qual as partículas se encontram em estado finamente
dividido e dispersas em um meio contínuo. Sendo assim, uma característica das partículas
coloidais é apresentarem grande superfície específica, o que pode favorecer o surgimento de
sítios carregados em sua superfície.
As partículas coloidais, entretanto, não são limitadas a um grupo particular de
substâncias, mas são definidas por seu tamanho, cuja faixa geralmente situa-se entre 10–6 e
10–3 mm, tornando-se difícil sua distinção com soluções e suspensões, respectivamente nos
limites inferior e superior.
Os sistemas coloidais podem ser classificados, de acordo com sua afinidade com a fase
dispersante, em liofóbicos e liofílicos. Quando a fase dispersante é a água, são denominados
“hidrofílicos” quando apresentam atração pelas moléculas de água (p.ex., proteínas e
substâncias húmicas) e “hidrofóbicos” quando têm pouca atração por moléculas de água
(p.ex., argilas e alguns metais).
3.3.2 Desenvolvimento de carga superficial em colóides
A estabilidade dos colóides em água ou esgoto se deve principalmente à ocorrência de
carga superficial nas partículas coloidais, a qual se desenvolve de diversas formas,
dependendo da composição química do esgoto e da natureza do colóide. Contudo, sem
importar como se desenvolve a carga superficial que promove a estabilidade do sistema
coloidal, esta deve ser superada para que as partículas possam ser agregadas em partículas
maiores, com tamanho suficiente para sedimentarem.
A carga superficial em partículas encontradas no esgoto se desenvolve mais
comumente por meio dos seguintes mecanismos (DI BERNARDO, 1993; METCALF e
EDDY, 2003):
• Substituição isomórfica. Ocorre em argilas e outras partículas do solo nas quais os
íons da estrutura cristalina são substituídos por íons da solução (p.ex., substituição de
Si+4 por Al3+);
• Imperfeições estruturais. Observado em argilas e partículas similares, nas quais o
desenvolvimento de carga pode ocorrer devido à quebra de ligações nas extremidades
da estrutura cristalina e a imperfeições na formação do cristal;
16
• Adsorção preferencial. Ocorre quando gotículas de óleo, bolhas de gás, óxidos
insolúveis (p.ex., sílica) ou outras substâncias químicas inertes são dispersas na água,
estas substâncias adquirem carga negativa por meio da adsorção preferencial de ânions
(principalmente íons hidroxila);
• Ionização. No caso de substâncias orgânicas como proteínas ou microrganismos, cujas
moléculas “gigantes” possuem muitos radicais carboxila (–COOH) e amina (–NH2), a
carga superficial é adquirida pela ionização desses grupos. Esta ionização pode ser
representada como a seguir, em que R representa o restante da molécula: −COO
NHR2
COOHNH
R +3
−
+COONH
R3
pH > 4 pH < 4 ponto isoelétrico (pH ≈ 4)
Os equilíbrios iônicos para a ionização dos radicais (i) carboxila e (ii) amina
são, respectivamente (FELTRE e YOSHINAGA, 1974):
i) R – COOH + H2O R – COO– + H3O+ Equação 3.1
ii) R – NH2 + H2O R – NH3+ + OH– Equação 3.2
Dos mecanismos apresentados para o desenvolvimento de carga superficial em
colóides, os dois primeiros se processam ainda durante a formação dos cristais de argila, de
modo que a carga resultante independe das características da fase aquosa depois que o cristal
já foi formado. Nos dois últimos, entretanto, a composição da água, especialmente o pH, é
determinante no sinal e na intensidade da carga formada. No mecanismo de adsorção
preferencial, por exemplo, a sílica se torna negativa na água para valores de pH superiores a 2,
enquanto os grupos carboxila e amina, no mecanismo de ionização, tornam-se negativos em
pH maior que 4 (DI BERNARDO, 1993).
É importante ressaltar, entretanto, que nos processos por meio dos quais os colóides
adquirem carga negativa na superfície das partículas, ocorre um balanço com os íons de carga
contrária (“contra-íons”) presentes na água de modo que o sistema coloidal não apresenta
carga elétrica “líquida” (AMIRTHARAJAH e MILLS, 1982).
17
3.3.3 Dupla camada elétrica
Quando a superfície de um colóide ou partícula se torna carregada, alguns íons de
carga oposta aderem a sua superfície. Essa adesão se deve à ocorrência de forças de atração
eletrostática e de van der Waals que são fortes o suficiente para superar as forças de
cisalhamento decorrentes da agitação térmica. Em torno dessa camada fixa de íons, forma-se
uma outra, sendo esta difusa (em virtude da agitação térmica), como ilustrado na Figura 3.4.
A dupla camada elétrica, portanto, consiste da camada compacta (camada de Stern), na qual o
potencial elétrico cai linearmente de ψo (potencial de Nernst) para ψs (potencial de Stern), e da
camada difusa, na qual o potencial cai exponencialmente de ψs a 0 (a certa distância da
partícula, na solução), conforme ilustrado na Figura 3.4 (METCALF e EDDY, 2003).
Figura 3.4 – Modelo de Stern para a dupla camada elétrica (Fonte: SHAW, 19662, apud METCALF e EDDY, 2003)
Quando uma partícula se encontra em uma solução eletrolítica e uma corrente elétrica
passa através dessa solução, a partícula, dependendo de sua carga, é atraída para um dos
2 SHAW, D.J. (1966) Introduction to colloid and surface chemistry. Butterworth, London.
18
eletrodos, carregando consigo uma nuvem de íons. O potencial na superfície dessa nuvem
(plano de cisalhamento) é denominado “potencial zeta” e seu valor deveria, teoricamente, ser
igual ao potencial de Stern (ver Figura 3.4). Entretanto, isso nem sempre ocorre, porque o
valor do potencial zeta muda dependendo da composição da solução (p.ex., pH e
concentração de íons). Apesar dessa restrição, o potencial zeta é um valor mensurável que é
freqüentemente utilizado para indicar a estabilidade de uma solução coloidal (METCALF e
EDDY, 2003).
3.3.4 Desestabilização de colóides
Em virtude do surgimento da dupla camada elétrica em colóides que desenvolvem
carga superficial, as partículas coloidais, que apresentam cargas de mesmo sinal, repelem-se
quando se aproximam umas das outras. Para se obter a desestabilização de dispersões de
partículas coloidais com cargas similares, um coagulante deve ser capaz de neutralizar ou
superar as forças de repulsão entre essas partículas.
São definidos quatro mecanismos para a desestabilização de partículas coloidais
carregadas: (a) compressão da camada difusa; (b) adsorção e neutralização de cargas; (c)
adsorção e formação de pontes; e (d) varredura (AMIRTHARAJAH e MILLS, 1982). Esses
mecanismos podem ocorrer em decorrência do uso de diversos produtos químicos. Neste
texto, optou-se por descrever os mecanismos de coagulação de acordo com o produto químico
utilizado, sendo de interesse para a discussão subseqüente: (a) eletrólitos, (b) polieletrólitos, e
(c) íons metálicos hidrolisados.
Embora a desestabilização de colóides em sistemas de tratamento de água e esgoto não
seja factível pela adição de eletrólitos indiferentes, esse mecanismo de desestabilização será
comentado brevemente a seguir, em face de sua importância conceitual e em benefício da
discussão de alguns resultados (Capítulo 5). Do mesmo modo, apesar de a
coagulação/floculação com o uso de polieletrólitos não ter sido contemplada na etapa
experimental deste trabalho, alguns aspectos importantes relativos a esta forma de agregação
de partículas também são resumidamente apresentados, por causa de sua importância atual na
melhoria da eficiência das etapas de separação de sólidos (por sedimentação, flotação,
filtração etc.) e para embasar discussões posteriores.
19
3.3.5 Desestabilização de partículas com adição de eletrólitos
Em uma suspensão coloidal, quando duas partículas coloidais similares se aproximam
uma da outra, suas camadas difusas interagem e se repelem entre si. Logo, se não houver uma
força atrativa capaz de superar essa repulsão, as partículas não se aderem e a agregação não
ocorre. Todavia, segundo O’Melia (1970), forças atrativas de van der Waals existem entre
todos os materiais, de sorte que se essas forças atrativas forem mais fortes do que a força de
repulsão entre essas camadas difusas similares, a adesão das partículas pode ocorrer. É
importante ressaltar, entretanto, que as forças de van der Waals só começam a atuar quando as
duas partículas estão bastante próximas.
A desestabilização de partículas coloidais com a adição de eletrólitos pode ocorrer
segundo pelo menos dois mecanismos, a depender da natureza do eletrólito adicionado: (a)
compressão da camada difusa, em virtude da adição de eletrólitos indiferentes e (b) redução
da carga superficial dos colóides, em decorrência das reações químicas entre íons
determinadores de potencial (i.e., ácidos ou bases fortes) com os constituintes da superfície
das partículas.
3.3.5.1 Compressão da camada difusa
Se um eletrólito indiferente (por exemplo, um sal cujos íons não adsorvem
especificamente ou interagem quimicamente com as partículas do colóide) é adicionado a
uma dispersão coloidal, os íons de carga contrária dissociados são atraídos em direção à
superfície da partícula e podem penetrar na camada difusa. Em se aumentando a concentração
de íons na camada difusa, reduz-se a distância na qual a carga da partícula primária pode
exercer efeitos de repulsão eletrostática, o que “comprime” a camada difusa. A interação
repulsiva entre partículas coloidais similares é então reduzida e, se ocorrer “compressão”
suficiente, as forças de atração de van der Waals podem promover a adesão das partículas,
quando ocorrer uma oportunidade de contato (O’MELIA, 1970).
Esse mecanismo é ilustrado na Figura 3.5a, cuja concepção se baseia na interação
entre duas placas planas ou duas esferas carregadas, conforme a teoria original de Deryagin e
Landau (1941)3 e Verwey e Overbeek (1948)4 (teoria DLVO). Nessa Figura, as linhas
3 B.V. Derjaguin, E.M. Landau, Acta Physicochim., URSS 14 1941 633.
20
tracejadas representam as “forças” de repulsão e atração entre as partículas devidas,
respectivamente, às cargas elétricas e às forças de van der Waals (potencial ψA). Supondo-se
que a “Curva de repulsão 1” (potencial ψR1) represente a condição inicial em termos de
potencial de repulsão na região próxima à superfície de uma partícula carregada, a linha sólida
(ψR1 – ψA) é a diferença entre as forças de repulsão e as forças de atração de van der Waals.
Nessa condição, as forças de atração prevalecem apenas a distâncias muito curtas ou muito
longas e existe um “máximo” repulsivo que deve ser vencido para que seja possível juntar as
duas partículas. Ao se adicionar um eletrólito indiferente (p.ex., cloreto de sódio) à solução
coloidal, atinge-se a condição 2, na qual a linha que representa a diferença entre as forças de
atração e repulsão (ψR2 – ψA) indica que praticamente não há qualquer barreira de energia a
ser vencida, possibilitando a aglutinação das partículas (METCALF e EDDY, 2003).
(a) (b)
Figura 3.5 – Representação esquemática da desestabilização de partículas por (a) compressão da camada difusa e (b) adição de íons determinadores de potencial
(Fonte: METCALF e EDDY, 2003)
De acordo com esse modelo teórico (teoria DLVO) para estabilidade de colóides, a
eficácia da desestabilização com o uso de íons de carga contrária aumenta com a sexta
potência de suas valências. Por exemplo, as concentrações teóricas de Na+, Ca2+ e Al3+
necessárias para coagular uma solução coloidal carregada negativamente obedecem à razão
4 VERWEY, E.J.W.; OVERBEEK, J.Th.G. (1948) Theory of the stability of lyophobic colloids. Amsterdam: Elsevier Publishing Company.
21
666 )3(1:
)2(1:
)1(1 ou
7291:
641:1 , respectivamente. Esses valores apresentam boa
concordância com uma regra empírica mais antiga, formulada em torno de 1900, conhecida
como Regra de Schulze-Hardy, na qual as concentrações dos íons acima necessárias para o
mesmo fim são de, respectivamente, 1000
1:100
1:1 (O’MELIA, 1970).
Na Figura 3.6-A, são apresentadas curvas esquemáticas da turbidez residual, em
função da dosagem de coagulante, para águas naturais “tratadas” com Na+, Ca2+ e Al3+, que se
mostram coerentes com a regra empírica de Schulze-Hardy e a teoria DLVO (STUMM e
O’MELIA, 1968). Entretanto, na Figura 3.6-B observa-se que a dosagem de dodecilamina
(amina de cadeia orgânica longa) necessária para a desestabilização é muito menor do que a
de Na+, embora ambos tenham a mesma carga +1. Além disso, pode haver reestabilização do
sistema coloidal em virtude da dosagem excessiva. Semelhantemente, na Figura 3.6-C
verifica-se que com o aumento na dosagem de Al3+ pode haver reestabilização do sistema e,
com nova adição de Al3+, novamente desestabilização. Na Figura 3.6-D, o comportamento da
coagulação com poliacrilamida hidrolisada se assemelha ao da dodecilamina, mas com
dosagem menor. Nenhum desses comportamentos pode ser explicado pela teoria DLVO,
indicando que além da compressão da camada difusa existem outros fenômenos envolvidos na
coagulação.
Coagulação com espécies
hidrolisadas de Al
Al
Dosagem de coagulante (mol/L)
Poliacrilamida hidrolisada
0
100
0
10-8 10-6
50
100
100
Turb
idez
rem
anes
cent
e (%
)
50
+C12H25NH3
0
50
100
0
50
Reestabilização por superdosagem
Coagulação por varredura com Al(OH)3(s)
10-210-4 1
D
C
B
2+Ca3+ Na+
A
Figura 3.6 – Curvas de turbidez remanescente em função da dosagem de alguns coagulantes
(Fonte: O’MELIA, 1970)
22
No caso do íon dodecilamônio, por este ser um surfactante (i.e., apresenta tendência a
se acumular nas superfícies), a coagulação se dá pela adsorção do mesmo à superfície das
partículas coloidais; se houver dosagem excessiva a quantidade de moléculas adsorvidas pode
ser tal que provoque reversão das cargas das partículas. O comportamento da coagulação com
polieletrólitos e com íons metálicos trivalentes, como o Al3+, é descrito mais adiante, nos itens
3.3.6 e 3.3.7, respectivamente.
3.3.5.2 Desestabilização com íons determinadores de potencial
Segundo a definição do International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC,
1997), íons determinadores de potencial são: “aquelas espécies que, em virtude de sua distribuição eletrônica entre as fases sólida e
líquida (ou devido ao seu equilíbrio com os elétrons no sólido) determinam a diferença no
potencial Galvânico entre essas fases. Esta definição requer que os íons determinadores
de potencial sejam parte do adsorvente e pertençam à categoria de íons de superfície.”
O IUPAC (1997) define íons de superfície como “os íons constituintes de uma
superfície ou que apresentem afinidade particularmente alta pela superfície ou por sítios nela
existentes”.
A adição de íons determinadores de potencial a uma solução coloidal pode ser
ilustrada pela adição de ácidos ou bases fortes. De modo semelhante à adição de eletrólitos
indiferentes, a adição desses ácidos ou bases provoca um aumento na concentração de íons na
solução. Entretanto, nesse caso, os íons H+ ou OH– reagirão com radicais (ou adsorverão) na
superfície das partículas coloidais por reações como as apresentadas na Equação 3.1 e
Equação 3.2 (pág. 16). Por exemplo, quando se adiciona quantidade suficiente de um ácido
forte a uma solução coloidal que contém partículas carregadas negativamente, os íons H+ (i.e.,
íons de carga contrária à da superfície do colóide) tenderão a reagir com radicais carboxila
presentes na superfície dos colóides, reduzindo a carga superficial da partícula (deslocamento
do equilíbrio para a esquerda na Equação 3.1, pág. 16) e possibilitando a coagulação se se
atingir o ponto isoelétrico. Se for adicionada quantidade suficiente de ácido, pode haver a
reversão das cargas na superfície das partículas, tornando o colóide novamente estável.
23
O efeito da adição de íons determinadores de potencial é ilustrado na Figura 3.5b, em
que se observa o deslocamento para baixo das curvas de potencial elétrico próximo à
superfície do colóide, provocando a redução da repulsão ou a reversão das cargas, em virtude
da adição de íons determinadores de potencial de carga contrária.
Embora, isoladamente, não seja diretamente aplicável ao tratamento de água ou
esgoto, a desestabilização pela adição de íons determinadores de potencial pode resultar em
interferências significativas na coagulação, por exemplo, em sistemas de tratamento de água
quando são feitas correções no pH da água. Alguns desses aspectos serão discutidos no
Capítulo 5.
3.3.6 Desestabilização de partículas com polieletrólitos
A desestabilização de colóides com polieletrólitos pode ocorrer por adsorção e
neutralização de carga, adsorção e formação de pontes poliméricas ou, simultaneamente, por
esses dois mecanismos. Para este fim, há vários tipos de compostos orgânicos sintéticos e
naturais de grandes cadeias moleculares que apresentam sítios ionizáveis ao longo da cadeia e
que têm a capacidade de atuar como coagulantes ou auxiliares de floculação. Esses polímeros
podem ser: catiônicos, aniônicos, não iônicos ou anfolíticos (sítios ionizáveis positivos e
negativos). Os polímeros catiônicos tendem a atuar por adsorção e neutralização das cargas
negativas dos colóides, enquanto os polímeros aniônicos e não iônicos atuam primordialmente
na formação de pontes partícula-polímero-partícula. Entretanto, quando são utilizados
polímeros catiônicos de massa molecular muito elevada, além de reduzir a carga superficial
das partículas esses polímeros também formam pontes poliméricas de acordo com o
mecanismo descrito a seguir.
De acordo com La Mer e Healy (1963), para ser efetiva na desestabilização de
colóides, uma molécula polimérica deve conter grupos químicos capazes de interagir com
sítios na superfície da partícula coloidal. Assim, quando uma molécula polimérica entra em
contato com um colóide, alguns desses grupos adsorvem à superfície da partícula, deixando o
restante da molécula “estendida” na solução. Se uma segunda partícula com algum sítio
adsorvente vago entrar em contato com este segmento estendido, pode haver a adesão,
formando-se um complexo partícula-polímero-partícula no qual o polímero serve como uma
“ponte”. Se não houver uma segunda partícula disponível, entretanto, o segmento estendido
24
pode adsorver a outros sítios na partícula original, de modo que não poderá mais formar
pontes (LA MER e HEALY, 1963).
Na Figura 3.6-D (pág. 21) é apresentada uma curva esquemática da turbidez residual
em função da dose de polímero, na qual se observa a possibilidade de reestabilização da
solução coloidal por superdosagem. Contudo, diferentemente do que ocorre, por exemplo,
com os íons dodecilamônio (Figura 3.6-B, pág. 21), a reestabilização por excesso de
poliacrilamida hidrolisada não pode ser atribuída à reversão de cargas, já que tanto o colóide
quanto o polímero podem apresentar a mesma carga negativa. Baseados em seu modelo de
formação de pontes e em evidências experimentais, La Mer e Healy (1963) fazem as seguintes
afirmações, que explicam o fenômeno:
• A desestabilização pode ser obtida de modo eficiente com o uso de polímeros com
carga similar à da partícula coloidal;
• A desestabilização ocorre de modo “otimizado” quando apenas uma fração dos sítios
disponíveis na superfície da partícula é utilizada;
• Dosagens excessivas de polímeros podem saturar as superfícies coloidais, produzindo
a reestabilização do colóide devido à indisponibilidade de sítios para a formação de
pontes poliméricas;
• Sob certas condições, um sistema que foi desestabilizado e agregado pode ser
reestabilizado por agitação excessiva, devido à quebra das ligações polímero-
superfície e à possibilidade de que os segmentos distendidos dobrem-se sobre si
mesmos.
O’Melia (1970) ressalta ainda que “existe uma relação direta entre a disponibilidade
de superfícies para adsorção nos colóides e a quantidade de polímero necessária para produzir
o melhor grau de desestabilização”.
3.3.7 Desestabilização de partículas com íons metálicos hidrolisados
A coagulação de partículas com sais metálicos hidrolisados de ferro e alumínio é um
fenômeno mais complexo do que com a adição de eletrólitos ou polieletrólitos, descritas
anteriormente. Para melhor descrevê-lo, inicialmente são apresentadas algumas considerações
sobre a formação de seus produtos da hidrólise.
25
3.3.7.1 Formação dos produtos de hidrólise
Segundo Stumm e O’Melia (1968), no passado, pensava-se que os íons Al3+ e Fe3+
livres eram os responsáveis pelos efeitos observados durante a agregação de partículas.
Atualmente, entretanto, sabe-se que seus produtos de hidrólise são os verdadeiros
responsáveis pela coagulação. Nos últimos 50 anos, tem-se observado que as reações
intermediárias de hidrólise do Al(III) e do Fe (III) são muito complexas, de modo que a
descrição química completa para a formação das reações e produtos de hidrólise ainda não foi
completamente esclarecida. Um modelo hipotético, proposto por Stumm, para o Al(III) para
ilustrar a complexidade das reações envolvidas é apresentado a seguir:
[Al(H2O)6]3+ OH-2+[Al(OH)(H2O)5] [Al(OH)2(H2O)4]OH-
+
Espécie mononuclear
Espécie mononuclear
Espécie mononuclear
OH-
-OH
3+[Al6(OH)15] (aq)Espécie
polinuclearEspécie
polinuclear
[Al8(OH)20] (aq)4+ OH-
Espécie mononuclear
[Al(OH)3(H2O)3](s)Espécie
mononuclear
[Al(OH)4(H2O)2]OH--
OU
Equação 3.3
Na situação ilustrada na Equação 3.3, após a dissolução do sal de alumínio na água
ocorre a hidratação do íon Al3+, que coordena seis moléculas de água para formar o íon
“aquametálico” Al(H2O)63+; este que também reage com a água (reações de hidrólise), dando
origem às demais espécies hidrolisadas.
Além das reações apresentadas acima, várias seqüências alternativas para formação
das espécies de alumínio já foram propostas e teoricamente podem ocorrer, de modo que as
combinações possíveis são inúmeras. Comportamento semelhante é observado para as reações
de hidrólise dos sais de ferro. Dessas espécies, um ou mais produtos de hidrólise ou polímeros
podem ser responsáveis pela ação coagulante observada com o uso desses sais.
3.3.7.2 Solubilidade dos sais de ferro (III)
A solubilidade de várias espécies mononucleares de ferro (III) é ilustrada no diagrama
de Figura 3.7, no qual a concentração log molar de ferro (mol/L) é plotada em função do pH.
Na Tabela 3.2, são apresentadas as reações e as constantes de equilíbrio das espécies de ferro
26
que originaram o diagrama da Figura 3.7. Nessa figura, são representadas apenas as espécies
mononucleares, porque as espécies polinucleares são extremamente dependentes da
composição química do esgoto. Mesmo para as espécies mononucleares, entretanto, devido à
grande variabilidade nas constantes de solubilidade e formação dos vários hidróxidos
metálicos (que também dependem das características do esgoto), as curvas apresentadas
devem servir apenas como referência.
6
10
Con
cent
raçã
o de
Fe,
em
mol
/L
[Fe ]
-14100
10-12
2 4
10-10
10-8
3+
-410
-6
10-2
10 0
+[Fe(OH) ]
pH
8 10
[FeOH ]2+
12 14
2
3[Fe(OH) (s)]
-[Fe(OH) ]4
FeC
l3.6H
20 -
mg/
L
27
2,7
0,27
100270
2700
Figura 3.7 – Diagrama de solubilidade para o ferro (III)
(Fonte: STUMM e O´MELIA, 1968)
Tabela 3.2 – Reações e constantes de equilíbrio para espécies de ferro Reações log K
Fe(OH)3 (s) + 3H+ Fe3+ + 3H2O 3,2 Fe(OH)3 (s) + 2H+ Fe(OH)2+ + 2H2O 1,0 Fe(OH)3 (s) + H+ Fe(OH)+ + H2O – 2,5 Fe(OH)3 (s) Fe(OH)3 – 12,0 Fe(OH)3 (s) + H2O Fe(OH)4
– + H+ – 18,4 (Fonte: METCALF e EDDY, 2003)
Na Figura 3.7, as linhas mais espessas representam a concentração total aproximada de
ferro solúvel após a precipitação de Fe(OH)3(s). Conforme ilustrado, a região de operação
para a precipitação de ferro (i.e., Fe(OH)3(s)) situa-se entre pH 7 e 9, com solubilidade
mínima em pH 8,0. A área sombreada corresponde aproximadamente à região de dosagem de
27
coagulante e pH em sistemas de tratamento de água. Logo, com base nesse diagrama, a
coagulação com cloreto férrico, no tratamento de água, ocorre sob condições de pH e
dosagem de coagulante tais que os sistemas estão supersaturados com relação à precipitação
de hidróxido metálico.
3.3.7.3 Mecanismos de coagulação com íons metálicos hidrolisados
De acordo com Johnson e Amirtharajah (1983), a desestabilização de colóides em
água e esgoto se deve aos mecanismos de adsorção e neutralização de carga, varredura, ou
ambos, quando a coagulação é efetivada com o uso de sais metálicos. Esses mecanismos são
comentados a seguir.
• Coagulação por adsorção e neutralização de carga
A coagulação por adsorção e neutralização de cargas ocorre quando substâncias que
apresentam grande afinidade por espécies químicas na superfície das partículas são
adicionadas à (ou formadas na) solução coloidal.
Na coagulação com o uso de sais metálicos hidrolisados, o mecanismo de adsorção e
neutralização de cargas envolve a adsorção de espécies hidrolisadas mono e polinucleares do
metal (representadas na Equação 3.3) nas partículas coloidais encontradas no esgoto. O efeito
desse mecanismo sobre a remoção de turbidez da água é ilustrado na Figura 3.6-C (pág. 21),
na região em que inicialmente se verifica a “coagulação com espécies hidrolisadas de Al” e,
com o aumento da dosagem, a “reestabilização por superdosagem”. Conforme se observa na
figura, nesse mecanismo, pode ocorrer reversão da carga dos colóides se houver adsorção
excessiva de espécies hidrolisadas em decorrência de dosagem elevada.
• Coagulação por varredura
Quando um sal metálico (como cloreto férrico ou sulfato de alumínio) é usado como
coagulante em concentração suficientemente alta para causar a rápida precipitação do
hidróxido metálico (Al(OH)3(s) ou Fe(OH)3(s)), as partículas coloidais podem ser
"capturadas" por estes precipitados quando estes são formados (ver precipitação de
Al(OH)3(s) na Equação 3.3). Se quantidade suficiente de sal metálico for adicionada, grandes
quantidades de flocos do hidróxido metálico são formadas, de modo que após uma etapa
posterior de “macro-floculação” (floculação ortocinética) os flocos formados podem
sedimentar facilmente e, à medida que sedimentam, “varrer” a água contendo partículas
28
coloidais. As partículas coloidais que ficarem envolvidas por esses flocos são também
removidas do esgoto (ØDEGAARD, 1978).
3.3.7.4 Relação entre dosagem de coagulante e área superficial de partículas coloidais
Tanto no mecanismo de adsorção e neutralização de cargas quanto no de varredura, a
desestabilização de partículas com íons metálicos Fe3+ e Al3+ é um processo que se dá por
meio da interação entre espécies hidrolisadas desses íons com sítios carregados existentes na
superfície dos colóides. A área superficial das partículas coloidais, portanto, é uma variável
importante da coagulação sobre a qual vale a pena tecer algumas considerações. Segundo
O’Melia (1970), a quantidade de coagulante necessária para a desestabilização depende
principalmente do pH e da concentração de colóides a ser agregada.
Na Figura 3.8a, são apresentadas curvas esquemáticas da turbidez residual em função
da dosagem de coagulante e da área superficial, para pH constante, em águas naturais, para
coagulação com sais de ferro e alumínio. A concentração coloidal é representada pela
concentração de superfície coloidal por unidade de suspensão.
Turb
idez
rem
anes
cent
e
Dosagem de coagulante
Zona 1 Zona 2
Concentração coloidal = S1
Zona 1
Concentração coloidal = S2
Concentração coloidal = S3
Concentração coloidal = S4
Zona 1
Zona 1
2 3 4
23 4
4
Dos
agem
de
coag
ulan
te
Concentração de colóides, expressa como concentração de área superficial
Zona 1
Zona 2
Zona 3
Zona 4
Dosagem de coagulante "ótima"
para desestabilização estequiométrica
Dosagem de coagulante "ótima" para
varredura
Região de coagulação
S2S1 S3 S4
Adição de bentonita
(a) (b)
Figura 3.8 – Curvas esquemáticas da relação entre dosagem de coagulante e concentração de área coloidal (Fonte: STUMM e O’MELIA, 1968)
29
As curvas são divididas em quatro zonas. Na zona 1, correspondente às pequenas
dosagens, a quantidade de coagulante adicionada é insuficiente para promover a
desestabilização das partículas, sem importar a concentração de colóides na suspensão. O
aumento da dosagem de coagulante possibilita a desestabilização e permite a rápida agregação
das partículas coloidais (zona 2). Um novo incremento na dosagem pode reestabilizar a
dispersão em alguns níveis de pH (zona 3). Na zona 4, a coagulação ocorre apenas quando há
um nível de supersaturação suficiente para que grandes quantidades de hidróxidos metálicos
precipitem rapidamente, ou seja, no mecanismo de varredura. (STUMM e O’MELIA, 1968).
A Figura 3.8b é uma representação esquemática das inter-relações existentes entre a
dosagem de coagulante e a concentração de colóides, em pH constante. De acordo com o
gráfico, em baixas concentrações coloidais (S1), a coagulação requer a produção de um grande
excesso de precipitado amorfo. Uma possível razão de por que uma dosagem menor não é
efetiva para sistemas contendo pequena concentração coloidal é que não existem
oportunidades de contato suficientes para produzir agregados de partículas completamente
desestabilizas em um tempo de detenção razoável (PACKHAM, 1965).
Em concentrações coloidais maiores (S2 e S3, na Figura 3.8b), é necessária menor
dosagem de coagulante em comparação com a coagulação por varredura. Nessa região, à
medida que a concentração coloidal aumenta, cresce também a dosagem de coagulante
necessária para a coagulação, fenômeno este denominado por Stumm e O’Melia (1968) como
“estequiometria da coagulação”.
3.3.7.5 Diagramas de coagulação do ferro e do alumínio
Em virtude da complexidade das várias reações químicas que ocorrem na coagulação
com sais de ferro e alumínio, não há uma teoria completa que explique a ação dos íons
metálicos hidrolisados. Para descrever qualitativamente a aplicação de sulfato de alumínio em
função do pH, Amirtharajah e Mills (1982), com base em dados experimentais e na
compilação de diversos trabalhos de vários autores, desenvolveram um diagrama de projeto e
operação para coagulação com sulfato de alumínio, o qual é apresentado na Figura 3.9.
30
Figura 3.9 - Diagrama de coagulação para remoção de turbidez com sulfato de alumínio de
água “preparada” com caulinita (Fonte: AMIRTHARAJAH e MILLS, 1982)
Segundo METCALF e EDDY (2003), embora o diagrama da Figura 3.9 tenha sido
desenvolvido para tratamento de água, o mesmo tem se mostrado aplicável à maioria das
aplicações em tratamento de esgoto, com pequenas variações. Esse diagrama permite estimar
valores de pH e dosagens de coagulante para os quais a coagulação ocorre de modo
"otimizado". Além disso, mostra áreas específicas, as quais delimitam os mecanismos de
coagulação predominantes. Observa-se na Figura 3.9, por exemplo, que a remoção ótima de
partículas pelo mecanismo de varredura ocorre no intervalo de pH entre 7 e 8, com dosagem
de sulfato de alumínio entre 20 e 60 mg/L. Geralmente, para muitos tipos de esgoto que têm
pH elevado (p.ex., 7,3 a 8,5), pequenas doses de sulfato de alumínio, p.ex., no intervalo entre
5 a 10 mg/L não são efetivas. Entretanto, com o controle apropriado do pH, é possível operar
com doses muito pequenas de sulfato de alumínio. Em virtude das características do esgoto
variarem de uma estação de tratamento para outra, testes em escala de bancada e piloto devem
ser efetuados para poder estabelecer as doses de coagulante mais adequadas.
De modo semelhante ao procedimento adotado por Amirtharajah e Mills (1982),
Johnson e Amirtharajah (1983) compuseram o diagrama de operação para coagulação com
cloreto férrico, apresentado na Figura 3.10.
31
Um aspecto importante em relação aos diagramas de coagulação é que, dependendo do
mecanismo no qual a coagulação seja realizada (que pode ser conhecido a partir do diagrama
de certa água ou esgoto), são determinadas as condições iniciais de mistura mais adequadas.
Se o mecanismos de coagulação for adsorção e neutralização de cargas, a mistura do
coagulante com a água ou esgoto deve ser rápida e intensa (gradiente de mistura elevado),
porque a formação das espécies hidrolisadas mono- e polinucleares é extremamente rápida, da
ordem de 10–3 a 10–2 s. Logo, se a mistura não for intensa e rápida, a formação dessas espécies
não é otimizada, podendo haver, por exemplo, a formação de precipitados em determinadas
regiões do misturador em que a concentração do íons metálicos seja mais elevada. Se o
mecanismo de coagulação for a varredura, entretanto, o tempo de mistura pode ser maior e a
intensidade menor, já que a formação de precipitados ocorre em alguns segundos
(AMIRTHARAJAH e MILLS, 1982).
Con
cent
raçã
o de
Fe,
em
mol
/L
420
10
10
10
10[Fe ]
-14
-12
-10
-8
3+
10
10
10
-4
-6
-2
10 0
14121086
pH
[Fe(OH) ]
+
[FeOH ]2+
[Fe(OH) ]2
-4
VARREDURA
ADSORÇÃO-DESESTABILIZAÇÃO
ZONA DE RESTABILIZAÇÃO
2700
27
0,27
270
2,7
FeC
l3.6H
20 -
mg/
L
100
Figura 3.10 - Diagrama de coagulação do cloreto férrico (Fonte: Johnson e Amirtharajah,
1983)
32
3.3.7.6 Considerações sobre as espécies hidrolisadas formadas na coagulação de esgoto com
sais de ferro (III) e alumínio
Conforme apresentado no item 3.3.7.2, quando adicionados à água, os sais de alumínio
e ferro se dissociam e reagem para formar produtos de hidrólise, os quais formam as espécies
coagulantes que removem, por exemplo, turbidez e cor durante o tratamento de água.
Recentes investigações desvendaram, ao menos em parte, a complexa química dos
coagulantes de ferro e alumínio. Constatou-se, por exemplo, que na presença de íons cloreto
ou nitrato, a adição de hidróxido de sódio a uma solução de alumínio produz monômeros,
dímeros, espécies polinucleares dissolvidas, como policátions com até 13 átomos de Al, e
agregados inorgânicos do metal. Do mesmo modo, a hidrólise das soluções de FeCl3 resulta
na formação de monômeros, dímeros, e outros policátions que consistem no arranjo de até 24
átomos de ferro (EL SAMRANI et al., 2004).
El Samrani et al. (2004) argumentam, entretanto, que os produtos de hidrólise
formados por meio da neutralização básica de soluções de alumínio ou ferro preparadas em
laboratório podem ser significantemente diferentes das espécies coagulantes que promovem a
coagulação de colóides durante o tratamento de água e esgoto. Alguns ânions inorgânicos
simples presentes em águas naturais, como fosfatos (PO43–) ou sulfatos (SO4
2–)
comprovadamente alteram o caminho de hidrólise do ferro e do alumínio. Por exemplo, um
excesso de íons sulfato em solução evita a formação de policátions Al13, ao passo que uma
quantidade suficiente de íons fosfato limita a hidrólise de cátions Fe3+. Do mesmo modo, as
espécies coagulantes pré-formadas podem ser fortemente modificadas durante sua ligação
com partículas coloidais a serem removidas. Por exemplo, os policátions Al13 se
despolimerizam (tornando-se monômeros) durante o contato com a superfície de partículas de
sílica ou quando pequenas moléculas orgânicas (p.ex., lactato, oxalato etc.) ou silicatos estão
presentes na solução. (EL SAMRANI et al., 2004).
Com base nos argumentos apresentados, é possível que haja variações na cinética e
nos tipos das espécies hidrolisadas formadas com a adição de sais metálicos, a depender das
características da água a tratar, especialmente em um meio tão complexo como o esgoto.
Essas variações podem resultar em mudanças no “traçado” dos diagramas de coagulação. Por
exemplo, segundo Di Bernardo (1993), concentrações relativamente altas de fosfatos, sulfatos
ou silicatos (SiO(OH)33–) podem suprimir a reversão de cargas e a reestabilização; “em águas
naturais, concentrações de íons sulfato da ordem de 12 mg/L têm causado esse fenômeno”.
Além disso, ”concentrações elevadas de substâncias orgânicas podem controlar o processo de
33
coagulação, alterando as regiões delimitadas nos diagramas de coagulação” (DI
BERNARDO, 1993).
El Samrani et al. (2004) realizaram estudo sobre a natureza das espécies hidrolisadas
formadas durante a coagulação de esgoto sanitário com o uso de cloreto férrico. Os resultados
obtidos mostraram que a natureza das espécies coagulantes formadas variou drasticamente
com a concentração de ferro. Em dosagens baixas ou moderadas de cloreto férrico, a
formação das espécies de coagulante foi fortemente influenciada pelas reações entre as
espécies metálicas hidrolisadas e os ânions contidos no esgoto e, em menor intensidade, os
colóides orgânicos. Em contraste, em dosagens maiores, as espécies hidrolisadas tornam-se
similares àquelas obtidas durante a neutralização básica de sais puros de coagulantes
metálicos.
3.4 Precipitação de fósforo em sistemas de tratamento de esgoto
A seguir, inicialmente são discutidos alguns aspectos relevantes sobre a importância
ambiental do fósforo e sobre a legislação concernente ao lançamento deste nutriente em
corpos d’água. Em seguida são feitas algumas considerações sobre a precipitação do fósforo
em sistemas de tratamento de esgoto.
3.4.1 Importância ambiental do fósforo
Segundo Smith et al. (1999), desde o trabalho do químico agrícola alemão Justus von
Liebig sabe-se que o crescimento das plantas pode ser limitado pelo nutriente que se
apresentar no ambiente na menor quantidade em relação à necessidade para crescimento da
planta (Von Liebig, 18555). Dos vários nutrientes minerais, o nitrogênio e o fósforo são os
que mais freqüentemente limitam o crescimento de plantas terrestres e também de algas e
outras plantas aquáticas, tanto em águas doces quanto em ecossistemas marinhos (SMITH et
al., 1999).
Os ecossistemas aquáticos (i.e., lagos, rios e mares) podem ser descritos em termos da
quantidade de nutrientes limitante que recebem, conforme apresentado na Tabela 3.3. Águas
34
contendo suprimentos de nutrientes relativamente elevados são denominadas eutróficas,
enquanto as que contêm pouco suprimento de nutrientes são ditas oligotróficas. As águas com
fertilização intermediária são classificadas como mesotróficas e, no caso extremo, águas que
recebem contribuições extremamente excessivas de nutrientes são chamadas hipereutróficas.
Eutrofização, portanto, é o processo pelo qual os corpos d’água tornam-se mais eutróficos por
meio do aumento em seu “estoque” de nutrientes.
Tabela 3.3 – Características médias de lagos, rios e águas marinhas costeiras de acordo com o nível trófico
Nível trófico N-total (mg/L) P-total (mg/L) Oligotrófico < 0,35 < 0,10 Mesotrófico 0,35 - 0,65 0,10 - 0,30
Eutrófico 0,65 - 1,20 0,30 - 1,00
Lagos
Hipereutrófico > 1,20 > 1,00 Oligotrófico < 0,70 < 0,25 Mesotrófico 0,70 - 1,50 0,25 - 0,75
Rios
Eutrófico > 1,50 > 75 Oligotrófico < 0,26 < 0,10 Mesotrófico 0,26 - 0,35 0,10 -30,0
Eutrófico 0,35 - 0,40 0,30 - 0,40
Mares
Hipereutrófico > 0,40 > 0,40 (Fonte: SMITH et al., 1999)
Os principais problemas associados à eutrofização incluem florescimentos algais,
crescimento excessivo de plantas aquáticas, desoxigenação, problemas relacionados ao
tratamento de água para abastecimento e degradação estética do corpo hídrico (DE HAAS et
al., 2000). Com o lançamento de nutrientes em corpos d’água, além da resposta em aumento
de produtividade, pode ainda haver um severo aumento da poluição secundária por causa da
demanda de oxigênio para a decomposição de material orgânico sintetizado pelas algas. Uma
das principais abordagens usadas no controle da fertilização de corpos d’água consiste em
reduzir o lançamento desses nutrientes, especialmente aquele que for o limitante à produção
primária (i.e., produção de algas) (LECKIE e STUMM, 1970).
Segundo Tyrrel (1999), em lagos e reservatórios de água doce, o elemento limitante ao
crescimento primário de algas e de outros microrganismos é geralmente o fósforo –– e não o
nitrogênio. Na América Latina, a maioria dos lagos tropicais é limitada por fósforo (SALAS e
5 Von Liebig, J. (1855) Principles of agricultural chemistry with special reference to the late researches made in England. In: Pomeroy, L.R. (Ed.), Cycles of Essential Elements. Benchmark Papers in Ecology, Vol.1. Dowden, hutvhinson, and Ross, UK, p. 11-28.
35
MARTINHO, 19916, apud VON SPERLING, 1996). De acordo com Tyrrel (1999), quando o
nitrato é escasso relativamente ao fosfato (baixa relação [NO3-]:[PO4
3-]) os microrganismos
capazes de obter o nitrogênio (N2) da atmosfera se tornam mais numerosos. Como as algas
capazes de obter N2 servem de alimento para outros seres vivos, sendo assim decompostas, o
nitrogênio retorna para a água na forma de amônia e nitrato, aumentando novamente a razão
[NO3-]:[PO4
3-]. Entretanto, não há reserva atmosférica de fósforo, e, portanto, não há fonte
alternativa quando o fosfato se esgota (TYRREL, 1999).
De acordo com este ponto de vista, o nitrato aumenta quando se encontra escasso em
relação ao fosfato, ou seja, a concentração de nitrato acompanha a concentração de fosfato, de
sorte que é o fósforo que controla a produção primária (TYRREL, 1999).
O fósforo ocorre em águas naturais e em esgoto quase somente como fosfatos. Estes
são classificados em ortofosfatos, fosfatos condensados (piro-, meta- e outros polifosfatos) e
fosfatos orgânicos. Os fosfatos ocorrem em solução, em partículas ou formando os tecidos dos
organismos aquáticos. As formas de fosfato encontradas na água provêm de várias fontes. Por
exemplo: pequenas quantidades de certos fosfatos condensados são adicionadas em algumas
águas de abastecimento durante o tratamento, enquanto grandes quantidades desses mesmos
compostos podem ser adicionadas à água devido ao uso de produtos de limpeza. Além disso,
os ortofosfatos são aplicados na agricultura como fertilizantes e, como geralmente são
aplicados em quantidades maiores do que a utilizada pelas plantas, grande parte é carreada
para os corpos hídricos pelas enxurradas (APHA/AWWA/WEF, 1998).
É importante ressalvar que em alguns estuários e em certas águas marinhas costeiras,
como baías e enseadas, o nitrogênio pode ser o elemento limitante em vez do fósforo
(TYRREL, 1999). Entretanto, além do risco de eutrofização desses ecossistemas, também
deve haver preocupação com o lançamento de nitrogênio em corpos d’água doce,
principalmente na forma amoniacal, devido à demanda de oxigênio para oxidação da amônia
a nitrato e ao possível efeito tóxico para peixes e outros organismos se, em pH elevado,
houver conversão excessiva do íon amônio (NH4+) a gás amoníaco (NH3). Além disso, o
lançamento excessivo de nitrato pode prejudicar a qualidade da água para abastecimento
De acordo com Leckie e Stumm (1970), existem várias evidências de que os esgotos
domésticos e os efluentes de ETEs são as maiores fontes de nitrogênio e fósforo. Segundo
esses autores, entretanto, é muito difícil estabelecer quanto fósforo deveria ser removido, por
exemplo, em uma ETE, porque a concentração de fósforo em um corpo receptor não pode ser
6 SALAS, H.J.; MARTINHO, P. (1991) A simplified phosphorus trophic state model for warm-water tropical
36
prevista meramente a partir da quantidade de fósforo nele disposta e das condições hidráulicas
e hidrográficas. A quantidade de fósforo em um corpo d’água pode ser afetada mais
fortemente pelo tempo de detenção do fósforo do que pelo suprimento de fósforo para o lago.
O tempo de detenção do fósforo, por sua vez, depende da biota, das relações de mistura e das
trocas com o sedimento. Além disso, sob condições em que o fosfato é o nutriente limitante, a
produtividade potencial não é primariamente uma função da concentração de fosfatos, mas
depende da taxa de suprimento de fósforo solúvel (e assimilável) para as algas, a qual é uma
função das taxas de decaimento biológico, troca com os sedimentos e suprimento de fósforo
por drenagem e esgoto (LECKIE e STUMM, 1970).
Portanto, “não podem ser feitas recomendações definitivas quanto à eficiência
desejada de remoção de fósforo em uma ETE”. Em alguns casos, os “blooms” de algas podem
ser evitados pela mera redução do suprimento de fósforo para a zona eutrófica pela
eliminação do fósforo dos efluentes de ETEs durante os meses de verão. Nos casos em que o
reservatório de fósforo já é substancial, é desejável remover o fósforo dos efluentes de esgoto
quase que completamente, continuamente (LECKIE e STUMM, 1970).
3.4.2 Aspectos legais
Apesar da dificuldade em estabelecer criteriosamente quanto fósforo pode ser lançado
em um corpo hídrico, em muitos países são empregadas medidas legais que estabelecem
critérios, por meio de diferentes mecanismos, para limitar a disposição de fósforo em corpos
hídricos receptores. No Brasil, recentemente entraram em vigor duas medidas legais que têm a
finalidade de reduzir o lançamento de fósforo em corpos d’água.
A primeira foi a Resolução CONAMA Nº 357, de 17 de março de 2005, que substituiu
a Resolução CONAMA Nº 20, de 18 de junho de 1986, e que, no caso do fósforo, passou a
estabelecer padrões de qualidade a ser mantidos considerando não apenas a classe do corpo
receptor, mas também a velocidade da água no mesmo (Tabela 3.4). Conforme se observa na
Tabela 3.4, os padrões estabelecidos pela Resolução CONAMA Nº 357, na maioria dos casos,
passaram a ser menos restritivos do que os estabelecidos na resolução anterior. Isso se deveu
provavelmente à grande dificuldade que havia no cumprimento dos limites estabelecidos
anteriormente, apesar de os novos limites ainda serem bastante restritivos.
lakes. Water Research, 25 (3). p.341-350.
37
Tabela 3.4 – Padrões de qualidade para fósforo total em águas doces, por classe do corpo receptor, de acordo com as resoluções nº 20 e nº 357 do CONAMA
Resolução CONAMA nº 357/2005 Concentração (mg/L de P-total)
Classe do corpo receptor
Resolução CONAMA nº
20/19861 (a) (b) (c) 1 0,025 0,020 0,025 0,100 2 0,025 0,030 0,050 0,100 3 0,025 0,050 0,075 0,150
(a) Ambiente lêntico – ambiente que se refere a água parada, com movimento lento ou estagnado. (b) Ambiente intermediário (c) Ambiente lótico – ambiente relativo a águas continentais moventes.
Outra medida legal estabelecida com o intuito de reduzir o lançamento de fósforo em
corpos hídricos foi a Resolução CONAMA nº. 359, de 29 de abril de 2005, que estabelece
limites para a utilização de fósforo na formulação de detergentes em pó para uso no mercado
nacional, sejam estes fabricados no Brasil ou importados. Nessa Resolução, o controle da
quantidade de fósforo nos detergentes em pó é feito estabelecendo-se limites de concentração
máxima de fósforo por produto e da média ponderada de fósforo por grupo
fabricante/importador.
3.4.3 Remoção de fósforo por precipitação com sais de ferro (III) e alumínio (III)
A precipitação química envolve a adição de produtos químicos para alterar o estado
físico dos sólidos dissolvidos na água ou esgoto e facilitar sua remoção por sedimentação ou
outro processo de separação. No tratamento de esgoto com a adição de sais de ferro ou de
alumínio, além da desestabilização das partículas coloidais, é comum haver a precipitação de
diversos compostos, resultantes da reação dos íons metálicos ou de suas espécies hidrolisadas
com ortofosfatos, metais e outros compostos. Nesses casos, a coagulação ocorre
concomitantemente com a precipitação.
Segundo Leckie e Stumm (1970), a precipitação de fósforo com sais de Fe3+ e Al3+
ocorre em virtude da elevada afinidade desses íons com os polifosfatos presentes no esgoto.
Entretanto, outros mecanismos de remoção possíveis são: adsorção de compostos surfactantes
de fósforo em precipitados e outras interfaces e remoção por meio de coagulação, já que uma
fração considerável do fósforo presente no esgoto se encontra na forma de material suspenso.
De acordo com esses autores, em muitos casos, a remoção de fósforo ocorre pela combinação
38
desses mecanismos. Por exemplo, os precipitados de Fe3+ e Al3+ freqüentemente estão na
faixa de tamanho coloidal e, por isso, só podem ser removidos depois de serem coagulados.
3.4.3.1 Química da precipitação de fosfato com ferro
A reação básica envolvida na precipitação do fósforo com ferro (III) é (METCALF e
EDDY, 2003):
Fe3+ + HnPO43–n ↔ FePO4 + nH+ Equação 3.4
Nessa reação, 1 mol de ferro precipita 1 mol de fosfato, o que, em massa, resulta em
razão estequiométrica de Fe:P para FePO4 (férrico) igual a 1,8:1. Para concentrações
eqüimolares de ferro e fosfato, a concentração total de fosfato solúvel em equilíbrio com
FePO4 insolúvel é mostrada na Figura 3.11. As linhas sólidas representam a concentração
residual de fosfato solúvel após a precipitação. Fosfatos do metal são precipitados dentro da
área sombreada e diversas espécies polinucleares complexas são formadas fora, em valores de
pH mais baixos e mais elevados. A reação ilustrada na Equação 3.4, entretanto, é
enganosamente simples e deve ser considerada à luz de muitas reações paralelas (e suas
constantes de equilíbrio); além do efeito da alcalinidade, pH, elementos traços e ligantes
encontrados no esgoto. Por causa dessas reações paralelas, a Equação 3.4 não pode ser usada
para estimar diretamente a dosagem de ferro (III). Logo, as dosagens são estabelecidas com
base em testes em escala de bancada e ocasionalmente em testes em unidade piloto ou em
escala plena, especialmente quando são usados polímeros (METCALF e EDDY, 2003).
Conforme se observa na Figura 3.11, o pH ótimo para precipitação de fosfato com Fe
(III) situa-se no intervalo de pH entre 4 e 5. Na prática, entretanto, os sistemas de tratamento
de esgoto dependem fortemente dos processos biológicos, os quais apresentam pH ótimo no
intervalo entre 6,8 e 8,0. Os padrões para disposição de efluentes tratados para rios e lagos ou
represas também usualmente exigem um intervalo de pH próximo ao neutro. Além disso, para
efetuar a precipitação no valor “ótimo” de pH seriam necessários materiais de construção
especiais, resistentes à corrosão, para os reatores suportarem valores de pH tão baixos como
4; além do que, a correção do pH para um valor neutro incorreria em custos adicionais com
produtos químicos. Portanto, raramente é prático operar um sistema de tratamento no
intervalo de pH ótimo para a precipitação de fosfato férrico. Felizmente, em termos práticos, a
39
baixa solubilidade do fosfato férrico torna quimicamente possível atingir baixas
concentrações no efluente (0,1 a 1 mg P/l) em pH neutro com dosagem simultânea de ferro.
(LUEDECKE et al., 1989).
É importante ainda observar que a precipitação de fósforo como Fe(III) e Al(III) é
muito rápida, de modo que a velocidade de remoção é controlada não pela cinética da reação,
mas pela aglomeração de colóides e pela etapa de separação final (p.ex., sedimentação). Se
Al(III) for adicionado a uma solução contendo material disperso (e.g., microrganismos),
reagirá primeiro com o fosfato ou com íons hidroxila (OH–) e se tornará um coagulante para o
material disperso apenas depois da maioria do fosfato ter sido precipitado (LECKIE e
STUMM, 1970).
Con
cent
raçã
o lo
g m
olar
de
fósf
oro
solú
vel
-786420
pH
-6
-5
-4
-3
FePO4(s)
Figura 3.11 – Concentração de fosfato de ferro em equilíbrio com fósforo solúvel (Fonte: METCALF e EDDY, 2003)
Segundo Leckie e Stumm (1970), a precipitação de fosfatos por Fe(III) pode ser feita
de modo mais eficiente se o Fe(III) for produzido pela geração lenta e homogênea do íon
férrico (Fe3+) por meio da oxidação do íons ferroso (Fe2+) do que se o Fe(III) for adicionado
(p.ex., de uma solução estoque) à água. No último caso, devido às concentrações localizadas
relativamente elevadas, os íons férrico (dependendo do pH) tendem a reagir em maior
intensidade com os íons OH– em vez de com as espécies de fosfato. Se por outro lado os íons
férrico forem produzidos homogeneamente, todo íon férrico, tão logo seja formado, entra em
contato e reage com espécies de fosfatos (LECKIE e STUMM, 1970).
40
Em virtude das razões enumeradas anteriormente, é de se esperar que quando Fe (III)
for adicionado ao esgoto a partir de uma solução estoque, este sal metálico seja mais eficiente
na precipitação de fósforo se a mistura inicial for rápida e intensa, de modo a minimizar a
ocorrência de concentrações localizadas elevadas.
3.4.3.2 Estratégias para remoção de fósforo
A adição de sais metálicos para precipitação de fósforo do esgoto pode ocorrer em
vários locais de uma estação de tratamento. Em sistemas aeróbios convencionais (i.e., lodo
ativado), geralmente são empregadas as alternativas apresentadas na Figura 3.12, as quais
podem ser classificadas como: (a) pré-precipitação; (b) co-precipitação (ou “precipitação
simultânea”); (c) pós-precipitação; (d-f) “tratamento dividido”. A seguir, é apresentada uma
breve descrição dessas alternativas e são feitas algumas considerações sobre a aplicabilidade
das mesmas (METCALF e EDDY, 2003).
• Pré-precipitação: precipitação de fósforo no decantador primário. O fósforo
precipitado é removido com o lodo primário.
• Co-precipitação: adição de produtos químicos para formar precipitados que são
removidos em conjunto com o lodo biológico. Os produtos químicos podem ser
adicionados: ao efluente do tratamento primário, ao licor-misto (no processo de lodo
ativado) ou ao efluente de um processo de tratamento biológico, antes do decantador
secundário.
• Pós-precipitação: Adição de produtos químicos (para precipitação de fósforo) no
efluente do decantador secundário, com subseqüente remoção dos precipitados. Nessa
opção, os precipitados químicos são usualmente removidos em instalações de
sedimentação separadas ou em filtros (ver Figura 3.12).
• “Tratamento dividido” (split treatment): Nessa alternativa, os produtos químicos são
adicionados simultaneamente em vários pontos da estação. A etapa final de separação
de sólidos no tratamento avançado pode ser por sedimentação, filtração ou outras
tecnologias.
41
ADIÇÃO DE COAGULANTES
ADIÇÃO DE COAGULANTES
ADIÇÃO DE COAGULANTES
ADIÇÃO DE COAGULANTES
ADIÇÃO DE COAGULANTES
ADIÇÃO DE COAGULANTES
ADIÇÃO DE COAGULANTES
ADIÇÃO DE COAGULANTES
ADIÇÃO DE COAGULANTES
ADIÇÃO DE COAGULANTES
ADIÇÃO DE COAGULANTES
ADIÇÃO DE COAGULANTES
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f )
TRATAMENTO PRIMÁRIO
TRATAMENTO SECUNDÁRIO
TRATAMENTO AVANÇADO
ADIÇÃO DE COAGULANTES
DECANTADOR PRIMÁRIO
DECANTADOR SECUNDÁRIO
FÓSFORO INSOLÚVEL
E / OU
FÓSFORO INSOLÚVEL
FÓSFORO INSOLÚVEL
FÓSFORO INSOLÚVEL
FÓSFORO INSOLÚVEL
FÓSFORO INSOLÚVEL
FÓSFORO INSOLÚVEL
FÓSFORO INSOLÚVEL
FILTRO
FILTRAÇÃO EM DOIS ESTÁGIOS
PROCESSO BIOLÓGICO
Figura 3.12 – Estratégias para adição de produtos químicos para remoção de fósforo: (a) pré-
precipitação; (b) co-precipitação (ou precipitação simultânea); (c) pós-precipitação; (d-f) tratamento dividido (Fonte: METCALF e EDDY, 2003).
42
Na Tabela 3.5, são apresentadas as principais vantagens e desvantagens do emprego de
sais metálicos para remoção de fósforo, de acordo com o local da ETE escolhido para
aplicação.
Similarmente aos fluxogramas apresentados na Figura 3.12, em algumas concepções
que começam a ser empregadas no Brasil e outras que potencialmente podem vir a ser
utilizadas, em que o decantador primário é “substituído” por reatores anaeróbios, sais
metálicos podem ser utilizados para precipitação de fósforo em diversos locais da ETE,
conforme se observa na Figura 3.13. Nessas configurações, o sal metálico pode ser
empregado para: co-precipitação no reator anaeróbio; co-precipitação no reator aeróbio; ou
pós-precipitação do efluente do reator anaeróbio ou do efluente reator aeróbio.
Observa-se ainda nas configurações apresentadas na Figura 3.13 que a flotação por ar
dissolvido tem sido considerada para a separação final de partículas em alguns casos,
principalmente em virtude de sua elevada eficiência na remoção de partículas de diversas
faixas de tamanho (ver Figura 3.1, página 11).
Conforme se observa nas Figura 3.12 e 3.13, sais de ferro ou alumínio podem ser
adicionados em vários pontos da ETE, mas devido aos polifosfatos e ao fósforo orgânico
serem removidos por precipitação com maior dificuldade do que os ortofosfatos, adicioná-los
após o tratamento secundário, onde o fósforo orgânico e os polifosfatos são transformados em
ortofosfatos, usualmente resulta em melhor eficiência de remoção. Nessa condição, ocorre
ainda alguma remoção adicional de nitrogênio por causa da melhor sedimentabilidade dos
sólidos (METCALF e EDDY, 2003).
A aplicabilidade das alternativas apresentadas na Figura 3.13 é mais bem discutida nos
itens que se seguem.
43
Tabela 3.5 – Vantagens e desvantagens da adição de sais metálicos para remoção de fósforo de acordo com o local da ETE Alternativa Vantagens Desvantagens
Pré-precipitação • Aplicável à maioria das ETEs convencionais; • Melhora eficiências de remoção de DBO e sólidos; • Mínima liberação do íon metálico no efluente.
• Aumento da salinidade, comparado com tratamento convencional; • Maior produção de lodo, em comparação com tratamento
convencional; • Aproveitamento do metal é menos eficiente que nas demais
alternativas; • Pode necessitar de unidades de mistura rápida e floculação; • Pode necessitar de polímero para floculação; • Lodo mais difícil de desaguar do que lodo primário.
Co-precipitação (“precipitação simultânea”)
• Facilidade operacional (a dosagem não precisa ser proporcional à vazão devido à retenção de precipitado na biomassa e à contínua recirculação do lodo do decantador secundário de volta ao processo); • Flexibilidade para mudar condições operacionais (p.ex., em
resposta às características do afluente e concentração final de fosfato); • Baixo investimento, não requerendo instalações para separação de
sólidos terciária, como ocorre na pós-precipitação; • Produção adicional de sólidos relativamente pequena; • Melhoria na sedimentabilidade e desidratabilidade do lodo; • Baixa concentração fosfato no efluente e melhoria na remoção de
DQO e sólidos suspensos; • Uso de polímeros geralmente é desnecessário; • Melhoria no controle do lodo flutuante (bulking).
• Aumento da salinidade, comparado com tratamento convencional; • Maior produção de lodo, em comparação com tratamento
convencional; • Efeitos inibitórios no processo biológico: o Redução do pH, prejudicando principalmente a nitrificação; o Consumo de alcalinidade nas reações de formação de hidróxidos
de sais metálicos. • Possível necessidade de correção do pH e da alcalinidade: o Alcalinidade total mínima de 75 mg/l de CaCO3 para manter
nitrificação; o Alcalinidade total entre 40 e 50 mg/l de CaCO3 para manter o pH
acima de 7 e minimizar corrosão das estruturas de concreto. • Possibilidade de aumento na turbidez do efluente (em alguns
casos) devido à inibição dos protozoários (predadores de bactérias livres no lodo ativado) ou devido ao abaixamento do pH (em alguns casos, a adição de produtos químicos pode reduzir o pH do reator para entre 5,5 e 6,5).
Pós-precipitação • Método com menor liberação de fósforo no efluente; • Uso mais eficiente do metal: menores dosagens.
• Aumento da salinidade, comparado com tratamento convencional; • Maior produção de lodo, em comparação com tratamento
convencional (sem adição de produtos químicos); • Investimento inicial mais elevado que demais alternativas.
Fonte: Adaptado de METCALF e EDDY (2003); WIECHERS (1987), apud DE HAAS et al. (2000); e DE HAAS et al. (2000).
44
REATOR ANAERÓBIO
REATOR ANAERÓBIO
REATOR ANAERÓBIO
ADIÇÃO DE COAGULANTES
ADIÇÃO DE COAGULANTES
ADIÇÃO DE COAGULANTES
REATOR DE LODO ATIVADO
RASPADOR DE LODO
REATOR ANAERÓBIO
ADIÇÃO DE COAGULANTES
REATOR DE LODO ATIVADO
RASPADOR DE LODO
REATOR ANAERÓBIO
REATOR DE LODO ATIVADO
ADIÇÃO DE COAGULANTES
LODO
REATOR ANAERÓBIO
REATOR DE LODO ATIVADO
ADIÇÃO DE COAGULANTES
RASPADOR DE LODO
LODO
LODO
LODO
LODO (FÓSFORO INSOLÚVEL)
MISTURA RÁPIDA
FLOCULAÇÃO
MISTURA RÁPIDA
FLOCULAÇÃO
MISTURA RÁPIDA
FLOCULAÇÃO
MISTURA RÁPIDA
FLOCULAÇÃO
DECANTADOR SECUNDÁRIO
DECANTADOR SECUNDÁRIO
DECANTADOR SECUNDÁRIO
DECANTADOR SECUNDÁRIO
DECANTADOR SECUNDÁRIO
FLOTAÇÃO POR AR DISSOLVIDO
FLOTAÇÃO POR AR DISSOLVIDO
FLOTAÇÃO POR AR DISSOLVIDO
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f )
(g)
ADIÇÃO DE COAGULANTES
REATOR ANAERÓBIO
"PRÉ-TRATAMENTO" ANAERÓBIO
TRATAMENTO SECUNDÁRIO
TRATAMENTO AVANÇADO
LODO (FÓSFORO INSOLÚVEL)
LODO (FÓSFORO INSOLÚVEL)
LODO (FÓSFORO INSOLÚVEL)
LODO (FÓSFORO INSOLÚVEL)
LODO (FÓSFORO INSOLÚVEL)
LODO (FÓSFORO INSOLÚVEL)
Figura 3.13 – Estratégias para adição de produtos químicos para remoção de fósforo em
sistemas com reatores anaeróbios: (a, b, e e f) pós-precipitação; (c e d) co-precipitação no reator aeróbio; (g) co-precipitação no reator anaeróbio.
45
3.5 Tratamento de esgoto sanitário em reatores anaeróbios
Os estudos para a utilização do reator anaeróbio do fluxo ascendente e manta de lodo
(reator UASB) no Brasil iniciaram-se no começo da década de 1980. Por sua simplicidade,
altas taxas de tratamento, eficiência bem maior que dos sistemas de tratamento primários
(embora não equivalente aos sistemas de tratamento aeróbio) e pequena produção de lodo (já
estabilizado), a um custo bastante atraente, os reatores UASB passaram a merecer a atenção
de vários grupos de pesquisadores e engenheiros da área de tratamento de esgotos,
destacando-se inicialmente o da CETESB, da Escola de Engenharia de São Carlos - USP, do
Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo e especialmente o da Companhia de
Saneamento do Paraná - SANEPAR, que foi o responsável pelo início e profusão da aplicação
prática desses reatores. De acordo com Andrade Neto e Campos (1999), o Brasil é atualmente
o país onde o reator UASB é mais utilizado no tratamento de esgoto sanitário, encontrando-se
unidades instaladas em praticamente todos os estados, totalizando mais de 400 reatores em
operação no país.
Além do UASB, outras modalidades de reatores anaeróbios (decanto-digestores, filtros
anaeróbios, lagoa anaeróbia e reator anaeróbio de leito expandido (RALEx)) têm sido
pesquisadas e implantadas no Brasil, principalmente a partir da implantação do Programa de
Pesquisa em Saneamento Básico – PROSAB, e se mostraram vantajosas em muitos casos.
Conforme já foi comentado, as maiores vantagens atribuídas aos reatores anaeróbios
dizem respeito à possibilidade de remoção confiável de grande parte da matéria orgânica do
esgoto (cerca de 65 a 75%, nas unidades mais modernas) com custos de implantação e
operação consideravelmente menores do que os de sistemas convencionais. Os principais
fatores que determinam esses baixos custos são: reduzido tempo de detenção hidráulica (o que
resulta em pequenas unidades), baixa produção de lodo (pequenas unidades para manejo e
menor custo para disposição) e desnecessidade de energia para aeração e mistura.
Essas vantagens, além de resultar em menores custos de implantação e operação,
também contribuem para a maior sustentabilidade ambiental do processo anaeróbio em
comparação com processos aeróbios ou químicos. Nesse sentido, outra vantagem potencial do
uso de reatores anaeróbios modernos é o aproveitamento do biogás para geração de energia;
mas, por enquanto, raramente se tem verificado esse aproveitamento em unidades de
tratamento de esgoto construídas no Brasil, principalmente por causa do investimento
necessário para instalação de equipamentos para “purificação” do biogás.
46
Apesar das vantagens citadas, que favorecem seu uso em regiões tropicais
principalmente para remoção de parte da matéria orgânica do esgoto, os reatores anaeróbios
apresentam algumas restrições: são pouco eficientes na remoção de nutrientes (nitrogênio e
fósforo) e de patogênicos, e apresentam concentração de matéria orgânica no efluente
relativamente elevada, de modo que seus efluentes geralmente não têm qualidade suficiente
para atender aos padrões de emissão e de qualidade preconizados na legislação ambiental
brasileira.
Em face dessas limitações, diversas pesquisas foram e continuam a ser realizadas no
Brasil sobre alternativas para pós-tratamento de reatores anaeróbios, sendo que a maioria dos
sistemas investigados se constitui de unidades aeróbias, incluindo-se desde sistemas
compactos, como os sistemas de lodo ativado, aos métodos extensivos, como lagoas de
polimento. Entretanto, alguns sistemas físico-químicos também começam a ser utilizados,
principalmente aqueles envolvendo a flotação por ar dissolvido, com etapas prévias de
coagulação/precipitação e floculação.
3.6 Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios
Os sistemas de pós-tratamento de reatores anaeróbios têm a finalidade de completar a
remoção de material orgânico e propiciar a remoção de constituintes que são pouco afetados
no tratamento anaeróbio, como macronutrientes (N e P) e patogênicos. Em geral, também é
desejável que haja remoção complementar de sólidos suspensos. Nos itens seguintes, são
apresentadas inicialmente as principais alternativas que têm sido objeto de pesquisas e
aplicações práticas empregadas no pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Em
seguida, são discutidos os aspectos mais importantes sobre as tecnologias de pós-tratamento
que foram objeto de estudo da presente pesquisa, a saber: tratamento físico-químico com
adição de sais metálicos, flotação por ar dissolvido e sistemas de lodo ativado.
3.6.1 Alternativas para pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios
No Brasil, no âmbito do Tema 2 do PROSAB – Edital 2, foram desenvolvidas diversas
pesquisas sobre várias alternativas de sistemas de pós-tratamento de reatores anaeróbios,
incluindo: disposição no solo, lagoas, reatores com biofilme, sistema de lodo ativado, flotação
47
por ar dissolvido, filtração e desinfecção com ultravioleta (CHERNICHARO et al., 2001). Na
Tabela 3.6 são apresentadas algumas características dos sistemas de tratamento “clássicos”,
baseados no processo aeróbio, e dos sistemas compostos de reatores anaeróbios (nesse caso,
reatores UASB) seguidos de unidades de pós-tratamento, contemplando algumas das
alternativas investigadas no PROSAB.
Dos sistemas apresentados na Tabela 3.6, observa-se que, em geral, os sistemas
compostos de reator anaeróbio/pós-tratamento apresentam menores custos de implantação e
de operação do que os sistemas aeróbios convencionais, sendo que, em alguns casos, as
características dos efluentes obtidos são similares. Outro aspecto importante é que algumas
das alternativas com a configuração reator anaeróbio/pós-tratamento resultam em unidades
tão (às vezes, mais) compactas quanto os sistemas aeróbios convencionais, como por
exemplo, os sistemas que combinam reator UASB e sistemas como lodo ativado, filtro
biológico de alta taxa ou aerado submerso, filtro anaeróbio ou flotação por ar dissolvido. As
demais alternativas apresentam maior demanda de área e, particularmente os sistemas de pós-
tratamento por lagoas, disposição no solo e wetlands, devem resultar em excelentes opções
em locais onde houver disponibilidade de área e onde o custo da terra seja baixo.
Em relação à qualidade do efluente, observa-se que apenas os sistemas cujo pós-
tratamento é feito em lagoas de polimento ou em filtros anaeróbios apresentam efluente com
DBO de até 60 mg/L, enquanto nas demais opções se espera que os valores de DBO residual
sejam ainda mais baixos. Em relação à remoção de nitrogênio orgânico e amoniacal (NTK),
observa-se que apenas os sistemas aeróbios projetados especificamente para a oxidação da
amônia a nitrato permitem a obtenção de um efluente com baixa concentração de nitrogênio
amoniacal (ver Tabela 3.6).
Dentre as alternativas relacionadas na Tabela 3.6, o sistema UASB seguido de flotação
por ar dissolvido –– o qual é operado com adição de sais metálicos de ferro ou alumínio e, às
vezes, de polieletrólitos –– é o que apresenta eficiências de remoção de fósforo
consistentemente mais elevadas (i.e., o efluente com menor concentração de fósforo). Os
sistemas convencionais de lodo ativado também podem apresentar elevada remoção de
fósforo (embora não tanto quanto a precipitação química), mas isso implicaria em alterações
consideráveis na configuração desses sistemas em relação aos sistemas propostos na Tabela
3.6, com considerável elevação nos custos de implantação e operação.
Apesar da melhoria obtida na qualidade do efluente final, em comparação com o
efluente tratado apenas em um reator anaeróbio, em todos os sistemas que incluem unidades
de pós-tratamento, é provável que em muitas situações práticas nenhuma das configurações
48
apresentados na Tabela 3.6 seja capaz de atender plenamente aos padrões exigidos na
legislação ambiental brasileira (Resolução CONAMA Nº. 357/2005), principalmente quando
o efluente final for disposto em corpos receptores de bacias intensamente ocupadas. Por
exemplo, a concentração máxima de nitrogênio amoniacal permitida para lançamento em
qualquer corpo receptor é de 20 mg/L (Art. 34, Resolução CONAMA Nº. 357/2005), de modo
que apenas os sistemas aeróbios projetados para promover a nitrificação são confiavelmente
capazes de atender a esse requisito.
Além disso, em face dos padrões extremamente restritivos com relação ao lançamento
de fósforo, dentre as opções apresentadas na Tabela 3.6 é provável que apenas o pós-
tratamento com flotação por ar dissolvido (com uso de sais metálicos) permitisse remoção de
fósforo suficiente para lançamento em muitos dos corpos d’água em cujas bacias
hidrográficas estejam situadas áreas de grande concentração urbana e industrial.
Com relação aos organismos patogênicos, embora não considerados na Tabela 3.6, é
provável que, daquelas alternativas, apenas os processos “naturais” extensivos (i.e., lagoas de
polimento, disposição no solo e wetlands) pudessem fornecer efluentes com qualidade
sanitária adequada.
49
Tabela 3.6 – Características de sistemas clássicos de tratamento de esgoto sanitário e sistemas com reator UASB seguido de pós-tratamento
DBO5
(mg O2/L)DQO
(mg O2/L)SST
(mg/L)N-NTK
(mg N/L)P-total
(mg P/L)DBO5
(mg O2/L)DQO
(mg O2/L)SST
(mg/L)N-NTK
(mg N/L)P-total
(mg P/L)Implantaçãob
(R$/hab)Operaçãoc
(R$/hab.ano)1 ≤ 30 ≤ 100 ≤ 30 < 5 > 6 85-95 85-90 85-95 85-95 25-30 30-35 130-1801 10-18 18-22 0,03-0,102 ≤ 20 ≤ 100 ≤ 40 < 5 > 8 93-98 85-95 80-95 90-95 10-20 38-43 70-1202 10-18 33-37 0,03-0,103 ≤ 30 ≤ 100 ≤ 30 < 8 > 8 85-95 80-90 85-95 75-90 10-20 19-27 80-1103 7-12 15 0,03-0,104 ≤ 30 ≤ 120 ≤ 30 > 20 > 8 85-95 80-90 85-95 20-50 10-20 25-30 60-1004 4-8 (e ) 0,03-0,105 ≤ 30 ≤ 120 ≤ 30 > 20 > 8 85-95 80-90 85-95 20-50 10-20 25-30 70-1204 (e ) (e ) 0,03-0,106 ≤ 30 ≤ 120 ≤ 40 > 25 > 3 85-95 80-90 80-95 20-40 10-20 15-25 65-1004 8-14 20-24 0,40-0,707 ≤ 30 ≤ 120 ≤ 40 > 25 > 8 85-95 80-90 80-95 20-40 10-20 20-25 60-904 6-12 7-9 0,20-0,308 ≤ 60 ≤ 150 ≤ 60 > 20 > 5 75-85 65-80 80-90 20-70 20-60 15-20 40-704 3-6 0 1,0-1,59 ≤ 60 ≤ 150 ≤ 40 > 25 > 8 75-85 65-80 80-95 10-30 5-10 15-25 40-604 (e ) 0 0,03-0,1010 ≤ 40 ≤ 120 ≤ 20 > 25 < 2 80-90 70-80 90-98 20-40 80-95 33-40 60-804 (e ) 8-12 0,03-0,1011 ≤ 60 ≤ 120 ≤ 30 > 15 < 6 75-85 80-90 85-95 40-70 40-90 10-15 40-704 (e ) 0 1,5-3,012 ≤ 20 ≤ 100 ≤ 20 > 15 < 6 93-98 85-95 90-98 40-70 40-90 10-15 70-1004 (e ) 0 3,0-5,0
Fonte: Adaptado de Além Sobrinho e Jordão (2001), Von Sperling (2002), Kato e Além Sobrinho (1999), Von Sperling (1996), Metcalf e Eddy (1991), Couracci Filho et al. (2001), Oliveira (2004) e Aisse et al. (2001b)Sistema 1 - ETE com sistema de lodo ativado com nitrificação (θc = 4 a 10 dias), com decantador primário, tanque de aeração e decantador secundário, adensador de lodo e digestor anaeróbioSistema 2 - ETE com sistema de lodo ativado por aeação prolongada (θc = 18 a 30 dias), com tanque de aeração e decantador secundário, adensador de lodo e digestor anaeróbioSistema 3 - ETE com reator UASB seguido de sistema de lodo ativado com nitrificação (sem decantador primário, adensador de lodo e digestor anaeróbio)Sistema 4 - ETE com reator UASB seguido de filtro biológico de alta taxa (sem nitrificação)Sistema 5 - ETE com reator UASB seguido de filtro aerado submerso ou biodisco (sem nitrificação)Sistema 6 - ETE com lagoas aeradas de mistura completa e lagoas de decantaçãoSistema 7 - ETE com reator UASB seguido de lagoas aeradas de mistura completa e lagoas de decantaçãoSistema 8 - ETE com reator UASB seguido de lagoa de polimentoSistema 9 - ETE com reator UASB seguido de filtro anaeróbioSistema 10 - ETE com reator UASB seguido de flotação por ar dissolvidoSistema 11 - ETE com reator UASB seguido de escoamento superficial no soloSistema 12 - ETE com reator UASB seguido de terras úmidas (wetlands)
a - Lodo digeridob1 - Faixas usuais de custo para sistemas com população acima de 200 mil hab. (Fonte: Além Sobrinho e Jordão, 2001)b2 - Faixas usuais de custo para sistemas com população entre 50 e 100 mil hab. (Fonte: Além Sobrinho e Jordão, 2001)b3 - Faixas usuais de custo para sistemas com população acima de 50 mil hab. (Fonte: Além Sobrinho e Jordão, 2001)b4 - Faixas usuais de custo para sistemas com população entre 20 mil e 100 mil hab. (Fonte: Além Sobrinho e Jordão, 2001)c - Fonte: Von Sperling (2002), para os sistemas 1 a 3, e adaptado de Oliveira (2004) para os demais.d - considera apenas a área necessária para as unidades de tratamento e não para toda a ETE.e - Valores não disponíveis na literatura.
Energia paraaeração
(kWh/hab.ano)
Demandade áread
(m2/hab)
Produçãode lodoa
(gST/hab.dia)Sistema
Qualidade esperada do efluente Eficiência de remoção (%) Custos
50
3.6.2 Pós-tratamento de reatores anaeróbios em sistema de lodo ativado
Antes de discutir sobre sua utilização no pós-tratamento de efluentes de reatores
anaeróbios, são apresentadas a seguir algumas considerações relevantes em relação ao sistema
de lodo ativado clássico e suas variantes.
3.6.2.1 O sistema de lodo ativado: remoção de material orgânico
Na Figura 3.14 é apresentado um esquema básico de um sistema de lodo ativado
clássico de operação contínua. No reator de lodo ativado (tanque de aeração), a oxigenação
mecânica da mistura de água residuária e microrganismos agrupados em flocos (a qual
mistura é denominada “licor misto”) resulta na remoção de material orgânico e favorece o
desenvolvimento de mais microrganismos, formando flocos macroscópicos que podem ser
separados da fase líquida por sedimentação e posteriormente retornados ao sistema (lodo de
retorno). Com a retenção dos flocos biológicos no decantador secundário, o efluente final
liberado apresenta teores muito baixos de sólidos em suspensão e material orgânico. Como
ocorre a produção contínua de microrganismos, quando a concentração de lodo no sistema
atinge um determinado valor, é necessário descartar o lodo de excesso, de tal modo que se
mantenham massa e concentração de lodo constantes no reator biológico. No esquema
apresentado na Figura 3.14 o lodo de excesso é retirado do licor misto, mas esse descarte
também pode ser feito a partir do lodo de retorno. Conforme se observa na Figura 3.14, o lodo
de excesso, juntamente com o lodo do decantador primário (se houver) precisa ser tratado e
destinado a algum método de disposição final (VAN HAANDEL e MARAIS, 1999).
Em virtude de sua grande versatilidade e eficiência, o sistema de lodo ativado é
amplamente utilizado, em nível mundial, para o tratamento de águas residuárias domésticas e
industriais em situações em que uma elevada qualidade do efluente é necessária e a
disponibilidade de área é limitada. No entanto, esse sistema inclui um índice de mecanização
superior ao de outros sistemas de tratamento, implicando em operação mais sofisticada.
Outras desvantagens são o consumo de energia elétrica para aeração e a produção de lodo
relativamente elevada.
51
LODOPRIMÁRIO
ESGOTOBRUTO
AFLUENTE
DECANTADOR SECUNDÁRIO
REATOR DE LODO ATIVADO
EFLUENTE
DECANTADOR PRIMÁRIO
(OPCIONAL)
OXIGENAÇÃO MECÂNICA
DIGESTOR DE LODO
LODO DE EXCESSO(LODO SECUNDÁRIO)
LODO DE RETORNO
LICORMISTO
LODO ESTABILIZADO PARA DESTINO FINAL
ESGOTO DECANTADO
Figura 3.14 – Representação esquemática do sistema clássico de lodo ativado (Fonte: VAN
HAANDEL e MARAIS, 1999)
3.6.2.2 Remoção de nutrientes em sistemas de lodo ativado
Além da oxidação do material orgânico, a partir da década de 1950, observou-se
também ser possível promover a oxidação biológica da amônia a nitrato (nitrificação) em
sistemas de lodo ativado convencionais, utilizando-se o oxigênio como oxidante. A partir de
então, a nitrificação passou a ser aplicada para reduzir a demanda de oxigênio dos efluentes
que continham amônia. Entretanto, para se obter a nitrificação em sistemas de lodo ativado é
necessário aumentar a idade do lodo (tempo médio que os microrganismos permanecem no
reator), pois é necessário que as bactérias responsáveis pela oxidação da amônia permaneçam
no reator por um longo período (TRC elevado), em virtude do lento crescimento das mesmas
(VAN HAANDEL e MARAIS, 1999).
Por meio de algumas modificações em sua configuração, o sistema de lodo ativado
possibilita também a remoção biológica dos macronutrientes nitrogênio e fósforo. A remoção
biológica de nitrogênio é possível através dos processos seqüenciais de nitrificação e
desnitrificação. O primeiro processo consiste na oxidação biológica de amônia a nitrato,
enquanto o segundo é a redução biológica de nitrato a nitrogênio molecular, usando-se
material orgânico (p.ex., o próprio esgoto bruto) como redutor, em ambiente sem oxigênio
dissolvido (anóxico) (VAN HAANDEL e MARAIS, 1999). Para se obter a desnitrificação em
sistemas de lodo ativado, são necessárias algumas modificações no processo, incluindo a
criação de zonas anóxicas no reator e possíveis recirculações internas.
52
Para se obter a remoção biológica de fósforo em sistemas de lodo ativado de lodo
único, é necessário criar uma zona anaeróbia (i.e., sem a presença de oxigênio e de nitrato) no
reator biológico do sistema de lodo ativado. Essa zona anaeróbia propicia uma vantagem em
termos de competição para os organismos acumuladores de fósforo, que podem assimilar o
substrato nesta zona antes de outros microrganismos. A exposição do lodo à condição
anaeróbia e a passagem subseqüente na zona aerada faz com que se desenvolva uma massa de
lodo rica em fósforo (organismos Poli-P), possibilitando a remoção do fosfato da fase líquida.
Assim, o fósforo é removido do sistema quando se faz o descarte do lodo de excesso
(WENTZEL et al., 19907, apud VAN HAANDEL e MARAIS, 1999).
Apesar da possibilidade de remoção biológica de fósforo em sistemas de lodo ativado,
quando os limites para lançamento de fósforo em corpos d’água são muito restritivos pode
haver certa dificuldade em atendê-los se a remoção desse nutriente for feita exclusivamente
por remoção biológica. Segundo De Haas et al. (2000), na África do Sul, por causa da
legislação mais restritiva em relação ao lançamento de fósforo, muitas ETEs, cuja
configuração original consistia de sistemas clássicos de lodo ativado, foram modificadas para
incluir a remoção biológica de fósforo. O tratamento biológico foi preferido em virtude da
disponibilidade de especialistas locais e por causa do custo, uma vez que, segundo o autor,
embora o investimento inicial de sistemas com remoção biológica de fósforo seja maior, o
custo operacional é menor do que o de sistemas de tratamento físico-químico. O mesmo
ocorreu no Canadá, Austrália e Alemanha (DE HAAS et al., 2000).
Contudo, de acordo com De Haas et al. (2000), a remoção biológica de fósforo tende a ser
sensível e sujeita a muitas flutuações, tornando difícil atingir os padrões de lançamento
estabelecidos na legislação sul-africana (concentração de ortofosfatos dissolvidos ≤ 1,0
mg/L). Por causa disso, diversas ETEs projetadas para remoção biológica de nutrientes
passaram a complementar a remoção biológica de fósforo com a remoção química, no próprio
reator biológico (co-precipitação) ou em unidades de tratamento terciário (pós-precipitação)
com separação de sólidos por decantação, filtração ou flotação por ar dissolvido (DE HAAS
et al., 2000).
7 WENTZEL, M.C.; EKAMA, G.A.; DOLD, P.L.; MARAIS, G.v.R. (1990) Biological excess phosphorus removal – Steady state process design. Water S.A., 16 (1). p.29-47.
53
3.6.2.3 Sistemas de lodo ativado em regiões de clima quente
Uma das variáveis mais importantes em processos biológicos é a temperatura, porque
dela dependem as taxas com que se desenvolvem as reações bioquímicas que determinam a
velocidade de crescimento dos microrganismos e de utilização dos substratos. Além disso, em
sistemas de lodo ativado, dependendo da temperatura do esgoto, algumas populações de
microrganismos podem se desenvolver muito mais rapidamente que outras, determinando os
tipos de reações bioquímicas prevalentes e, em conseqüência, os constituintes que são
removidos do esgoto. Por exemplo, a taxa de crescimento dos organismos nitrificantes é
significativamente afetada pela temperatura, de modo que para cada acréscimo de
aproximadamente 7 ºC, a taxa de crescimento dessas bactérias dobra e, inversamente, cada
redução de 7 ºC resulta em redução pela metade da taxa de crescimento (ARCEIVALA,
19818, apud VON SPERLING, 2002).
Outro aspecto importante em relação aos organismos nitrificantes é que sua velocidade
de reprodução é bastante inferior à dos organismos responsáveis pela estabilização da matéria
carbonácea. Logo, para que a nitrificação possa ocorrer eficientemente é preciso que as
bactérias nitrificantes permaneçam no reator por um tempo suficiente para permitir seu
desenvolvimento; ou seja, a idade do lodo deve ser suficiente para que essas bactérias atinjam
uma população suficiente para promover a nitrificação da amônia presente no esgoto, antes
que as mesmas sejam removidas do sistema como lodo de excesso. Arceivala (1981)8, apud
Von Sperling (2002) sugere valores mínimos para a idade do lodo, de acordo com a
temperatura do líquido no reator, para esgotos sem nenhum fator inibidor (ver Tabela 3.7).
Tabela 3.7 – Idade do lodo mínima necessária para nitrificação Temperatura do líquido no reator (ºC) Idade do lodo (θc) mínima para nitrificação
completa (dias) 5 12 10 9,5 15 6,5 20 3,5
(Fonte: ARCEIVALA, 1981, apud VON SPERLING, 2002)
Em virtude dos fatores acima, em sistemas de lodo ativado implantados em regiões de
clima moderado, a nitrificação só se desenvolve quando o mesmo é projetado especificamente
8 ARCEIVALA, S.J. (1981) Wastewater treatment and disposal. Marcel Dekker, New York. 892 p.
54
para esta finalidade, empregando uma idade do lodo longa. Em regiões de clima quente, como
o Brasil, a temperatura alta favorece que ocorram elevadas velocidades de crescimento de
bactérias nitrificantes, de modo que o desenvolvimento da nitrificação é praticamente
inevitável. Assim, em regiões de clima moderado (temperatura na faixa de 0 a 15 ºC) a
nitrificação é opcional e, por isso, muitos sistemas são construídos para o tratamento
secundário, apenas. Nas regiões tropicais (temperatura de esgoto geralmente acima de 20 ºC),
a nitrificação se desenvolverá se a capacidade de oxigenação instalada for suficiente para
atender às demandas carbonácea e nitrogenada. Se a oxigenação for insuficiente, haverá
competição pelo oxigênio entre as bactérias nitrificantes e as que oxidam o material orgânico,
de modo que os dois processos se desenvolvem parcialmente, com a liberação de um efluente
final de má qualidade, contendo tanto material orgânico quanto amônia. Além disso, em
ambiente com baixo teor de oxigênio desenvolve-se um lodo com predominância de
organismos filamentosos (que não sedimentam bem), o que resulta na descarga de sólidos em
suspensão com o efluente final, piorando ainda mais sua qualidade (VAN HAANDEL e
MARAIS, 1999).
Outro aspecto operacional importante em sistemas de lodo ativado em regiões de
clima quente diz respeito à desnitrificação. Segundo Van Haandel e Marais (1999), se a
nitrificação se desenvolver no reator biológico (mesmo que parcialmente) sem que nele ocorra
também a desnitrificação, este processo provavelmente se desenvolverá no decantador
secundário. Caso isso ocorra, as bolhas de nitrogênio geradas no decantador subirão à
superfície livre, agregando-se a flocos de lodo durante sua trajetória ascendente, formando
uma camada de lodo flutuante que acaba sendo descarregada no efluente final da ETE. Essa
perda de lodo devido à flotação tem conseqüências graves para a qualidade do efluente e a
estabilidade operacional do sistema, já que o efluente final passa a ter elevado teor de sólidos
em suspensão e de material orgânico, e a perda excessiva de lodo pode fazer com que a massa
de microrganismos no sistema se torne insuficiente para o tratamento do material orgânico
(VAN HAANDEL e MARAIS, 1999).
Em virtude dos fatores citados, de acordo com Van Haandel e Marais (1999), “o
tratamento terciário (remoção de nitrogênio) não é opcional para sistemas de lodo ativado
projetados em regiões de clima tropical e subtropical”. Segundo esses autores, a não inclusão
das etapas de nitrificação e desnitrificação no projeto tenderá a causar instabilidade
operacional do sistema e eficiência de remoção insatisfatória no tratamento secundário.
55
3.6.2.4 O sistema de lodo ativado empregado no pós-tratamento de reatores anaeróbios
Até o presente, a maior aplicação do sistema de lodos ativados tem sido o tratamento
direto de efluentes domésticos ou industriais. Mais recentemente, a opção de utilização do
sistema de lodos ativados como pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios passou a
ser pesquisada e utilizada, em função de inúmeras vantagens, principalmente associadas ao
menor consumo de energia elétrica e à menor produção de lodo, mantendo-se a qualidade do
efluente comparável ao de um sistema de lodos ativados convencional.
Nessa configuração, devido á remoção de grande parte do material orgânico no pré-
tratamento anaeróbio, a capacidade de oxigenação para a remoção do material orgânico
residual no sistema de lodo ativado é muito menor que a necessária para o tratamento de
esgoto sem o pré-tratamento anaeróbio. Além disso, o reator anaeróbio atua como um tanque
de equalização, reduzindo as oscilações na demanda de oxigênio, o que também contribui
para a redução na capacidade de oxigenação necessária. A menor demanda por oxigênio
implica em menor consumo de energia elétrica, que é um dos principais componentes dos
custos operacionais (VAN HAANDEL e MARAIS, 1999).
Em relação à produção de lodo, o sistema anaeróbio/aeróbio resulta em uma massa de
lodo a tratar da ordem de 40 a 50% do produzido na concepção clássica de lodo ativado
convencional e entre 50 e 60% em comparação com a modalidade com aeração prolongada.
(VON SPERLING, 2002). Van Haandel e Marais (1999) argumentam ainda que um outro
fator que conduz à redução dos custos operacionais é que a digestão do lodo de excesso do
sistema de lodo ativado pode ser realizada no próprio reator anaeróbio (p.ex., UASB),
dispensando-se uma unidade adicional (digestor) para este fim, o que implica em redução
significativa dos custos de construção. Além disso, o lodo digerido na unidade de pré-
tratamento anaeróbio apresenta boa desidratabilidade e concentração final de sólidos (75 a
100 g/L) muito maior do que a obtida em digestores clássicos (25 a 70 g/L, para a mistura de
lodo primário e biológico digeridos, segundo Metcalf e Eddy, 1991), o que implica na redução
dos custos com a disposição final do lodo.
Além das vantagens citadas, conceitualmente, existem ainda outras razões que
recomendam o uso de sistemas combinados anaeróbio/aeróbio (especialmente os de lodo
ativado) e que podem ainda motivar novos aperfeiçoamentos nesta configuração. Esses
benefícios provêm do estudo da “tratabilidade” do esgoto em reatores aeróbios e anaeróbios,
de acordo com a distribuição de tamanho das partículas presentes no esgoto.
56
Nesse sentido, Balmat (1957) realizou um dos trabalhos pioneiros sobre o estudo da
biodegradabilidade em diferentes frações do esgoto. Esse autor mediu a taxa de consumo de
oxigênio (DBO) em esgoto sanitário para quatro frações distintas: sedimentável,
supracoloidal, coloidal e solúvel. Os sólidos sedimentáveis (>100 µm) foram separados em
cone Imhoff (tempo de sedimentação: 1 hora). A fração supracoloidal (1 µm a 100 µm) foi
separada pela centrifugação do sobrenadante da etapa anterior. O efluente da centrífuga foi
filtrado em membrana de ultrafiltração para remoção de uma nova parcela, considerada
equivalente aos sólidos coloidais (0,08 µm a 1,00 µm). O filtrado foi considerado como sendo
os sólidos solúveis. Nesse estudo, Balmat (1957) concluiu que a velocidade de degradação
aumentou com a diminuição do tamanho das partículas. Assim, as frações cujas partículas
eram menores que 1 µm foram facilmente degradadas, enquanto as frações supracoloidal e
sedimentável apresentaram menor biodegradabilidade. Segundo o autor, a biodegradabilidade
da parcela solúvel foi 3,2 vezes maior que a da fração supracoloidal e 1,5 vez maior que a da
fração coloidal.
Levine et al. (1985) também investigaram a relação entre cinética de degradação
aeróbia do esgoto e distribuição de tamanho de partículas em sistemas de tratamento
biológico, pelo fracionamento das amostras por filtrações sucessivas em membrana. Os
resultados obtidos indicaram que partículas menores que 1 µm poderiam ser degradadas muito
mais rapidamente que aquelas maiores que 1 µm, corroborando os resultados de Balmat
(1957). Em trabalho posterior, Levine et al. (1991) constataram que a filtração de efluentes
primários antes de reatores biológicos resultava em maiores taxas de degradação, graças à
redução no tamanho das partículas no afluente desses reatores. Novamente, os resultados
obtidos reafirmaram as conclusões de Balmat (1957) e Levine et al. (1985).
Em um estudo dedicado à influência do tamanho das partículas na digestão anaeróbia
de esgoto, Elmitwalli et al. (2001) investigaram a degradabilidade e o efeito da digestão
anaeróbia sobre a distribuição de tamanho de partículas de esgoto sanitário bruto, esgoto
sanitário filtrado e "águas negras" em experimentos em escala de bancada. As amostras foram
fracionadas nas seguintes parcelas: suspensa (obtida por filtração em papel de filtro com
abertura de 4,4 µm), coloidal (fração que passou pelo papel de filtro e ficou retida em
membrana de 0,45 µm) e solúvel (filtrado da membrana de 0,45 µm). A biodegradabilidade a
30ºC das águas negras, do esgoto bruto e do esgoto filtrado (4,4 µm) foi aproximadamente a
mesma (71 a 74%), enquanto na fração filtrada em membrana (0,45 µm) foi relativamente
baixa (62%). (ELMITWALLI et al., 2001)
57
Segundo Elmitwalli et al. (2001), a DQO da parcela coloidal geralmente representa de
60 a 80% da DQO efluente de reatores anaeróbios. Entretanto, em ensaios de longa duração
(até 135 dias), verificou-se que a degradabilidade dessa parcela foi elevada, o que, segundo os
autores, indica que a baixa remoção de partículas coloidais geralmente observada em reatores
anaeróbios de alta taxa se deve à baixa remoção física e não à baixa biodegradabilidade. Em
reatores anaeróbios, as parcelas solúvel e coloidal, em tese, permanecem dentro dos reatores
apenas pelo tempo equivalente ao tempo de detenção hidráulica (TDH). A parcela
supracoloidal pode eventualmente ser capturada pela manta de lodo ou por adsorção a flocos
biológicos, permanecendo no reator por períodos maiores que TDH. A fração sedimentável,
por sua vez, pode ficar retida no reator por períodos equivalentes ao tempo de retenção
celular, resultando em maior tempo para sua degradação (ELMITWALLI et al., 2001).
Em resumo, verifica-se que a biodegradabilidade em reatores aeróbios é maior quanto
menor for o tamanho das partículas, de modo que, em geral, as parcelas solúvel e coloidal são
degradadas a maiores taxas que as frações supracoloidal e sedimentável (BALMAT, 1957;
LEVINE et al., 1985 e LEVINE et al., 1991). Em reatores anaeróbios, ao contrário, as
parcelas sedimentável e supracoloidal são melhor removidas em virtude de sua retenção nos
reatores por maiores períodos (TRC).
Levine et al. (1991) defendem que, para que se obtenha melhor desempenho das
unidades de tratamento de esgoto aeróbias (i.e., lodo ativado), é importante a inclusão de
etapas anteriores que possam selecionar uma faixa de tamanho de partículas que ofereça
vantagem à cinética do processo biológico de tratamento (papel "parcialmente" cumprido pelo
decantador primário, em sistemas de lodo ativado). Algumas medidas sugeridas pelos autores
são: uso de coagulante químico, quebra de partículas por bombeamento, desintegração por
ultra-som, filtração do efluente primário etc. (LEVINE et al., 1991). A adoção de tais
medidas, entretanto, implicaria em custos adicionais com, por exemplo, energia,
equipamentos, produtos químicos, manejo de lodo etc. O uso de reatores anaeróbios à
montante de reatores aeróbios, nas condições climáticas brasileiras, entretanto, possibilita a
remoção (degradação e digestão parcial) das partículas sedimentáveis e de parte das demais
frações no reator anaeróbio, favorecendo a cinética de degradação da matéria orgânica
residual na unidade subseqüente (aeróbia) pela redução do tamanho das partículas. Além
disso, essa concepção oferece as vantagens adicionais citadas anteriormente, como baixo
consumo de energia, menor produção de lodo (já estabilizado) e menores custos de
implantação e operação (SANTOS et al, 2004).
58
3.6.2.5 Remoção de nutrientes em sistema composto de reatores anaeróbios seguido de lodo
ativado
Embora ofereçam diversas vantagens na remoção do material orgânico do esgoto em
comparação com os sistemas de lodo ativado convencionais, os sistemas que combinam
reatores anaeróbios modernos e lodo ativado podem apresentar alguns problemas no que
concerne á remoção de nutrientes.
De acordo com Além Sobrinho e Kato (1999), os sistemas biológicos para remoção de
nitrogênio apresentam eficiência superior a 90% quando o esgoto apresenta N/DQO < 0,08,
“que é comum em esgoto sanitário tipicamente doméstico bruto ou decantado”. Do mesmo
modo, a remoção de fósforo em sistemas biológicos também apresenta elevada eficiência,
com concentração de fósforo total usualmente inferior a 1 mg/L, quando se tem uma relação
P/DQO <0,03 (ALÉM SOBRINHO e KATO, 1999).
Entretanto, quando reatores anaeróbios são usados para o pré-tratamento do esgoto,
ocorre remoção considerável do material orgânico biodegradável, mas quase nenhuma
remoção de nitrogênio e fósforo, o que torna as relações N/DQO e P/DQO demasiadamente
elevadas e prejudica consideravelmente a remoção biológica de N e P.
Quando o objetivo do tratamento de esgoto inclui a remoção de nitrogênio, o reator
anaeróbio (p.ex., UASB) pode ser usado para tratar uma parcela do esgoto bruto, devendo o
restante ser encaminhado diretamente para o tratamento biológico complementar (p.ex., lodo
ativado) para servir como suprimento de material orgânico para a desnitrificação. Nesse caso,
ainda existe grande vantagem no uso do reator anaeróbio, que além de tratar parte do material
orgânico do esgoto também é utilizado no tratamento do lodo gerado no pós-tratamento,
eliminando a necessidade de construção de dispositivos como adensador e digestor anaeróbio
de lodo (ALÉM SOBRINHO e KATO, 1999; VAN HAANDEL e MARAIS, 1999).
Em relação à remoção de fósforo, Van Haandel e Marais (1999) e Além Sobrinho e
Jordão (2001) argumentam que sua remoção biológica em sistemas anaeróbio/aeróbio não é
viável, porque a remoção da maior parte do material orgânico mais facilmente degradável no
reator anaeróbio prejudica o processo de acumulação de fósforo em excesso (luxury uptake)
pelos organismos Poli-P na etapa aeróbia do processo. Além disso, perde-se a vantagem de
promover a digestão do lodo no reator anaeróbio, já que, assim procedendo, o fósforo seria
liberado para a fase líquida pelos microrganismos Poli-P.
De acordo com os argumentos apresentados, face às exigências operacionais dos
sistemas de lodo ativado operados em regiões de clima quente, sua utilização no pós-
59
tratamento de reatores anaeróbios implica em um sistema “robusto”, que deve incluir a
remoção biológica de nitrogênio, mas que inviabiliza a remoção biológica de fósforo.
Contudo, a remoção de fósforo muitas vezes é mais importante do que a de nitrogênio,
uma vez que o fósforo é o fator limitante ao crescimento primário com maior freqüência que o
nitrogênio e que a amônia pode ser sintetizada por alguns microrganismos a partir do
nitrogênio molecular. Logo, uma restrição em relação à configuração “anaeróbio/lodo ativado
com nitrificação e desnitrificação”, além do custo elevado, é que a remoção de nitrogênio,
mesmo que quase completa, pode não ser suficiente para prevenir a eutrofização do corpo
d’água receptor.
Além do sistema que inclui a remoção biológica de nitrogênio, outras configurações
do sistema de lodo ativado que potencialmente oferecem boa estabilidade operacional são
aqueles que incluem a adição de sais metálicos para coagulação/precipitação (e, às vezes,
polieletrólitos para coagulação ou floculação), sendo que, nesses casos, há a vantagem de
poderem ser obtidas elevadas eficiências de remoção de fósforo.
Segundo Além Sobrinho e Kato (1999), “a remoção de fósforo em ETEs com o uso de
reator UASB somente será efetiva se forem utilizados produtos químicos para remoção do
fósforo”. Nesse caso, o uso do reator UASB também apresenta a vantagem de poder ser
utilizado para estabilizar o lodo gerado no tratamento complementar (biológico aeróbio com
adição de sais de alumínio ou ferro) (ALÉM SOBRINHO e KATO, 1999).
3.6.3 Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios por coagulação/precipitação
com adição de sais metálicos
Conforme mencionado no Capítulo 1, os sistemas de tratamento de esgoto que
empregam sais metálicos trivalentes (i.e., sais de ferro e alumínio) e, em certos casos,
polieletrólitos, com separação dos flocos por decantação ou flotação por ar dissolvido, são
geralmente eficientes na remoção de fósforo e do material coloidal e em suspensão no esgoto.
Entretanto, a eficiência de remoções de material orgânico solúvel é praticamente nula nesses
métodos de tratamento. Por exemplo, quando se emprega a pré-precipitação de esgoto bruto,
com adição de sais de ferro ou alumínio, a eficiência de remoção de DBO e DQO dificilmente
atinge 60 a 65%, que consiste na parcela do material orgânico do esgoto que se encontra nas
frações sedimentável e supra-coloidal e em parte da fração coloidal (conforme a classificação
proposta por Rudolfs e Balmat, 1952). A parcela que não é removida consiste principalmente
60
do material orgânico solúvel, que não pode ser removido por coagulação. Contudo, quando se
utiliza o tratamento biológico anaeróbio a montante de unidades de tratamento físico-químico
tem-se uma boa redução da matéria orgânica solúvel do esgoto, permitindo que o sistema
combinado tenha uma boa eficiência final em relação à matéria orgânica e também em relação
ao fósforo (ALÉM SOBRINHO e JORDÃO, 2001).
Diversas pesquisas desenvolvidas no Brasil, realizadas no âmbito do PROSAB,
demonstraram a aplicabilidade do uso de coagulantes (sais metálicos e/ou polieletrólitos) no
pós-tratamento de efluentes de reatores biológicos. Na maioria dos casos, a configuração
empregada consiste de: pré-tratamento em reatores anaeróbios, coagulação, floculação e
separação de sólidos por flotação por ar dissolvido. Segundo vários autores, essa configuração
apresenta eficiências consideráveis de remoção de fósforo e de sólidos suspensos, resultando
também na remoção complementar do material orgânico que se encontrar na forma de
partículas suspensas ou coloidais. Outros aspectos favoráveis da flotação são o baixo teor de
umidade no lodo flotado e a elevação na concentração de oxigênio dissolvido no efluente
final. (CAMPOS et al., 1996; REALI et al., 1998; PENETRA, 1998; MARCHIORETTO,
1999; PINTO FILHO e BRANDÃO, 2001; AISSE et al., 2001a; PENETRA, 2003;
CARVALHO, 2003; entre outros). Em conseqüência desses e de outros estudos (ver item
3.6.5.2), novas estações de tratamento estão sendo projetadas no Brasil com base nessa
concepção, sendo que algumas já se encontram em operação.
Outro aspecto importante dos métodos de tratamento que empregam processos físico-
químicos se refere aos custos. Esses métodos, em comparação com os que empregam
processos aeróbios, necessitam de menor investimento inicial, embora usualmente apresentem
maior custo operacional (DE HAAS et al., 2000). Entretanto, em virtude das dificuldades
financeiras enfrentadas por muitas companhias de saneamento brasileiras, da política de juros
elevados praticada no Brasil há alguns anos e da relativa carência de linhas de crédito a juros
baixos para investimentos em saneamento, atualmente, o custo financeiro (i.e., o custo anual
para pagamento do investimento inicial da ETE, incluindo os juros) é um fator de grande
importância na escolha de alternativas. Van Haandel e Marais (1999) fizeram algumas
simulações de sistemas de tratamento para uma população de 100 mil habitantes,
considerando taxa de juros de 8 % a.a. e vida útil de 20 anos, e concluíram que o custo
financeiro representava 43% das despesas de uma ETE convencional –– sendo que metade
deste montante se destinaria ao pagamento de juros –, enquanto os custos com aeração e com
pessoal representavam, respectivamente, 10% e 25%. Considerando que a taxa de juros pode
61
ser ainda mais elevada que 8 % a.a., sistemas com menor investimento inicial tornam-se
potencialmente mais atrativos, principalmente para a etapa inicial do projeto.
Apesar de oferecer diversas vantagens, uma provável limitação do pós-tratamento de
efluentes de reatores anaeróbios por métodos físico-químicos, entretanto, consiste na reduzida
eficiência de remoção de nitrogênio orgânico e amoniacal (NTK), o que, em certos casos,
pode impedir a aplicação desse sistema, ante a impossibilidade de atender o padrão para
lançamento de nitrogênio amoniacal (ver item 3.4.1). Quando a remoção –– ou oxidação a
nitrato –– do nitrogênio orgânico e amoniacal for necessária, será necessário incluir na ETE
uma unidade aeróbia para este fim.
Em face dessa restrição, vários sistemas físico-químicos têm sido empregados em
ETEs em que se planeja a implantação do sistema por etapas. Alguns exemplos são: ETE
Capuava (Valinhos-SP), ETEs Souzas e Anhumas (Campinas-SP); ETE Monjolinho (São
Carlos-SP) e ETE Barra Bonita (Barra Bonita-SP). Em todas essas ETEs, o projeto foi
concebido para ser implementado em duas etapas. Inicialmente são implantados: tratamento
preliminar, reator anaeróbio (UASB), flotação por ar dissolvido e desinfecção por UV. Em
uma segunda etapa, é implantada uma unidade aeróbia (p.ex., lodo ativado) após o reator
anaeróbio (o flotador passa a cumprir o papel do decantador secundário no sistema de lodo
ativado), para possibilitar a nitrificação do efluente e a remoção complementar de material
orgânico (MORETTI, 2005). Esta configuração será discutida no item 3.6.6.
Em face dos excelentes resultados obtidos em estudos com unidades de flotação por ar
dissolvido, parece ser esta, atualmente, a opção mais empregada para separação final de
sólidos em sistemas de pós-tratamento físico-químico de reatores anaeróbios. Contudo,
existem indícios de que a configuração composta de reator anaeróbio seguido de coagulação-
floculação-sedimentação também possa fornecer um efluente de qualidade similar ao dos
sistemas de flotação por ar dissolvido (no item 3.6.4, a seguir, são feitas algumas
considerações nesse sentido). Como nos sistemas que empregam a flotação, citados no
parágrafo anterior, a implantação das unidades da ETE por etapas também é aplicável nessa
configuração.
3.6.4 Pós-tratamento de reatores anaeróbios por coagulação/precipitação e sedimentação
Diversos estudos já demonstraram que a flotação por ar dissolvido possibilita a
obtenção de um efluente de excelente qualidade, quando empregada em conjunto com a
62
coagulação/precipitação, no pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, o que já foi
demonstrado em diversas pesquisas. Curiosamente, entretanto, são muito raras as publicações
sobre emprego da sedimentação para separação de sólidos após a coagulação/precipitação
desses efluentes. Além Sobrinho e Jordão (2001) citam a existência de uma ETE com reator
UASB seguido de tratamento físico-químico, com cloreto férrico como coagulante, e
decantador lamelar, implantada pela SANEPAR em Cascavel-PR, a qual era operada (2001)
com vazão de 30 L/s (mas com capacidade para até 75 L/s), cujo efluente apresentava DBO <
30 mg/L e fósforo < 1mg/L, valores similares aos obtidos em sistemas com flotação (ALÉM
SOBRINHO e JORDÃO, 2001). Os autores não informam, entretanto, o tipo de coagulante e
a dosagem empregada.
Em outro estudo, Sinelli (2002) investigou um sistema piloto composto de reator
UASB seguido de unidades de mistura rápida, floculação e decantador lamelar. O cloreto
férrico foi o coagulante utilizado em todos os ensaios. Segundo o autor, a concentração de
fósforo total no efluente do sistema de tratamento foi inferior a 1,0 mg/L para relações Fe/P
entre 2,0 e 3,8. A DQO residual no efluente variou entre 16 e 56 mg/L, com eficiência de
remoção média de 45%. Para os SST, a eficiência média de remoção foi de 79%. Nessa
pesquisa, os parâmetros operacionais intervenientes na coagulação/precipitação (gradientes e
tempos de mistura rápida e floculação, dosagem de coagulante, velocidade de sedimentação,
etc.) foram inicialmente ajustados em reatores de bancada (jar test) e posteriormente refinados
na unidade piloto.
Na Tabela 3.8, são apresentados alguns dos resultados obtidos por Sinelli (2002) e os
resultados de algumas pesquisas com sistemas de pós-tratamento por flotação. Nessa tabela,
observa-se que as eficiências de remoção de DQO, sólidos suspensos e fósforo, obtidas no
pós-tratamento com decantador lamelar, foram similares às observadas em sistemas de
flotação por ar dissolvido.
Complementarmente, Sinelli (2002) comparou os custos implantação de dois sistemas
de pós-tratamento com coagulação/precipitação de efluentes de reatores anaeróbios: o
primeiro consistia de decantador lamelar e adensador de lodo por gravidade, e o segundo de
sistema de flotação por ar dissolvido, tendo em vista a obtenção de lodo adensado com
características similares. Segundo o autor, o primeiro sistema resultou em um custo de
implantação quase 50% menor do que o do sistema com flotação por ar dissolvido, ambos
empregados no pós-tratamento de reatores anaeróbios (SINELLI, 2002).
63
Tabela 3.8 – Estudos sobre pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios por coagulação/precipitação, com separação de sólidos flotação por ar dissolvido ou sedimentação
DBO DQO SST N-NTK P-total Turbidez Coraparente
1 60 7,26 - 61 68 - 6,52 - - - 16 6 - 0,21 - - - 74/(-) 91/(-) - 97/(-) - - 120 NA Pilotoi Sinelli (2002)1 100 6,65 - 50 22 - 13,48 - - - 26 4 - 0,87 - - - 47/(-) 82/(-) - 94/(-) - - 120 NA Pilotoi Sinelli (2002)2 - 6,4 49 100 - - 2,85 - - 9 37 - - 0,07 4,4 39,4 82/(96) 63/(91) - - 98/(-) - - - - Piloto Aisse et al. (2001a)j
2 65 6,1 37 118 47 57 4,1 13,4 - 17 79 41 41,8 1,4 4,1 - 54/(91) 33/(87) 13/(83) 27/(13) 66/(68) 69/(93) - 187,2 10,5 Plena Aisse et al. (2001a)j
2 100 / (50)a 6,8 92 319 38 49 6,5 47,0 - 25 86 30 25 1,04 14,0 - 73/(-) 73/(-) 21/(-) 49/(-) 84/(-) 70/(-) - 70 21,0e Bancada Campos (1996)2 65 5,3 - 186 288 34 4,6 65,4 387 - 22 180 - 0,18 1,99 32 - 88/(98) 38/(69) - 96/(98) 97/(99) 92/(98) 144 19,0 Bancada Penetra (1998)2 65 6,1 125 370 89 48 6,6 63,0 636 37 59 23 31,8 2,98 30,6 191 70/(91) 84/(94) 74/(87) 34/(14) 55/(60) 51/(89) 70/(86) 140 29,5f Piloto Penetra (1998)j
2 30 / (1,0)b 6,7 - 106 - - 2,1 71,7 - - 23 - - 0,9 2,6 - - 78/(95) - - 57/(86) 96/(99) - 144 19,0 Bancada Reali et al. (2001)2 50 - - 305 95,6 - 5,8 136 - - 59 7,6 - 0,6 7,1 - - 81/(92) 92/(97) - 90/(92) 95/(97) - 180 15,8g Piloto Penetra et al. (2003)j
2 70 - - 280 130 - 4,0 167 - - 85 47 - 1,0 30,0 - - 70/(85) 64/(76) - 75/(80) 82/(89) - 504 8,1 Piloto Carvalho (2003)j
2 160-240c - - - - - - - - - 77 16 - 0,08 7,0 - - 73/(-) 74/(-) - 99/(-) 79/(-) - 130 10,5h Bancada Pinto F.; Brandão (2000)k
Sistema 1 - Pós-tratamento de reator anaeróbio por coagulação, floculação e sedimentaçãoSistema 2 - Pós-tratamento de reator anaeróbio por coagulação, floculação e flotação por ar dissolvido
NA - Não se aplica.- Valores não informados ou determinações não realizadas.a - Cal.b - Polímero não-iônico de alto peso molecular.c - Dosagem de sulfato de alumínio anidro (Al2(SO4)3)d - Quando apresentadas em unidades diferentes, as concentrações foram convertidas para mg P/Le - Calculado para pressão = 450 kPa, temperatura de 22 ºC, fração de recirculação (R) de 20% e eficiência de 100% na câmara de saturação.f - Fração de recirculação: 40%.g - Calculado para pressão = 450 kPa, temperatura de 27 ºC (média durante ensaio), fração de recirculação (R) de 18% e 90% de eficiência na câmara de saturação.h - Pressão = 500 kPa; Fração de recirculação: 15% (Pinto Filho e Brandão, 2000)i - Decantador lamelar em escala pilotoj - Valores médios de várias amostras coletadas. k - Eficiências de remoção de fósforo para amostras filtradas.
Escalasistemade pós-trata-mento
Referência
Sist
ema
Turb
idez
(NTU
)C
or a
pare
nte
(UC
)
Eficiências de remoção (%)Pós-tratamento / (Reator anaeróbio + pós-tratamento)
DQ
O(m
g/L)
SST
(mg/
L)N
-NTK
(mg
N/L
)
Cloretoférrico, emmgFeCl3/L
/ (Auxiliar decoagulação,em mg/L)
Taxa deaplicaçãosuperficial(m3/m2dia)
Quantid.de ar
fornecida (g ar/m3)
pH a
pós m
istu
rado
coa
gula
nte Características do efluente do reator anaeróbio Características do efluente final
DB
O(m
g/L)
P-to
tald
(mg
P/L)
Turb
idez
(NTU
)C
or a
pare
nte
(UC
)
DQ
O(m
g/L)
SST
(mg/
L)N
-NTK
(mg
N/L
)
P-to
tald
(mg
P/L)
DB
O(m
g/L)
64
3.6.5 Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios em sistemas de flotação por ar
dissolvido
3.6.5.1 Sistemas de flotação por ar dissolvido
A flotação é um processo usado para separar partículas sólidas ou líquidas (p.ex.,
gotículas de óleo) de uma fase líquida. A separação é obtida pela introdução de microbolhas
de gás (geralmente ar) no líquido, as quais podem aderir às partículas dispersas, criando uma
força de empuxo capaz de arrastá-las à superfície, onde as mesmas são removidas. Em
comparação com a sedimentação, a principal vantagem da flotação é a possibilidade de
remoção, em curto intervalo de tempo, de partículas muito pequenas ou muito leves, que
sedimentam lentamente. As modalidades de sistemas de flotação dependem do modo como as
microbolhas são inseridas ou geradas na fase líquida. As mais empregadas são (METCALF e
EDDY, 1991):
• Flotação por ar dissolvido: injeção (dissolução) de ar no líquido pressurizado e
posterior despressurização até a pressão atmosférica, formando microbolhas em
virtude de se ultrapassar o ponto de saturação do ar;
• Flotação por ar disperso: introdução direta do gás na fase líquida, à pressão
atmosférica;
• Flotação a vácuo: saturação do líquido com ar à pressão atmosférica, com posterior
aplicação de vácuo ao líquido.
Na flotação por ar dissolvido (FAD) geralmente uma parte do efluente final é
recirculada e pressurizada (400 a 600 kPa) em uma câmara de saturação por alguns minutos.
Em virtude da pressão elevada e do favorecimento do contato entre ar e líquido, ocorre a
dissolução de grandes concentrações de ar no líquido. A seguir, o líquido pressurizado passa
por um dispositivo de redução de pressão e é misturado com o afluente (p.ex., esgoto bruto)
no tanque de flotação, onde o ar é liberado da solução na forma de microbolhas que arrastarão
as partículas para a superfície do líquido (ver Figura 3.15). Segundo Mels (2001), a flotação é
sempre (sic) empregada em combinação com agentes coagulantes/floculantes, que são
adicionados para melhorar as condições de agregação das bolhas com os flocos.
65
FLOCULAÇÃO (OPCIONAL)
MISTURA RÁPIDA
ADIÇÃO DE COAGULANTES
RASPADOR DE LODO
LODO
AFLUENTE
UNIDADES HIDRÁULICAS OU MECANIZADAS
EFLUENTE
BOMBA
CÂMARA DE SATURAÇÃO
VÁLVULA DE CONTROLE DE
PRESSÃO
EFLUENTERECIRCULADO
Figura 3.15 – Representação esquemática de um sistema de flotação por ar dissolvido,
incluindo unidades de mistura rápida e floculação (Fonte: Adaptado de METCALF e EDDY, 1991, e MELS, 2001).
3.6.5.2 Pós-tratamento de reatores anaeróbios por precipitação/coagulação e flotação por ar
dissolvido
De acordo com Aisse et al. (2001b), a flotação é uma alternativa atraente para o pós-
tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, porque remove sólidos em suspensão e,
quando empregada em combinação com agentes coagulantes, pode remover eficientemente
fósforo e uma parcela do nitrogênio e do material orgânico (frações particuladas). Além disso,
a flotação proporciona a redução dos teores de gases odoríferos e eleva o nível de oxigênio
dissolvido no efluente. De acordo com esses autores, os primeiros estudos sobre o emprego da
flotação por ar dissolvido no pós-tratamento de reatores UASB realizados no Brasil, em
escala de laboratório, foram desenvolvidos em 1992 pela Companhia de Saneamento do
Paraná (SANEPAR), na ETE Ronda (Ponta Grossa - PR), e apresentados por Jürgensen e
Richter (1994)9 (AISSE et al., 2001b). Em 1995, foi realizado um estudo em unidade piloto
instalada nessa mesma ETE, o qual motivou a construção de uma instalação em escala plena
(ETE Cambuí), com vazão de 360 m3/h (AISSE et al., 2001a). Diversas pesquisas com a
configuração anaeróbio/flotação foram também desenvolvidas pelo grupo de pesquisa da
Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (EESC-USP) (CAMPOS
66
et al., 1996; REALI et al., 1998; PENETRA, 1998; MARCHIORETTO, 1999; PORTO, 2001;
CARVALHO, 2003; PENETRA, 2003) e um estudo foi realizado nas instalações da CAESB,
em Brasília (PINTO FILHO e BRANDÃO, 2001). Na Tabela 3.8 (página 63), são
apresentados alguns dos resultados obtidos nessas pesquisas.
Observa-se na Tabela 3.8 que, em geral, o sistema composto de reator anaeróbio e
flotação (com o uso coagulantes) apresenta elevadas eficiências de remoção de material
orgânico (remoções de DBO e DQO geralmente acima de 90%, com DBO residual menor que
40 mg/L), sólidos em suspensão (residual geralmente menor que 50 mg/L) e fósforo (residual
menor que 1,0 mg/L, na maioria dos casos). Entretanto, as eficiências de remoção de NTK
geralmente não são tão elevadas, variando aproximadamente entre 10 e 50% (ver Tabela 3.8).
Os primeiros estudos sobre o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios por
flotação por ar dissolvido, em caráter preliminar, desenvolvidos na EESC-USP, foram
realizados por Campos et al. (1996) (ver Tabela 3.8). No sistema investigado, o efluente da
flotação –– o qual era bastante clarificado –– era submetido à desinfecção por radiação
ultravioleta, resultando na remoção de mais de 5 log em termos de coliformes fecais.
Os resultados obtidos por Campos et al. (1996) motivaram o trabalho subseqüente de
Penetra (1998), que investigou a flotação em unidades de bancada e piloto sob diversas
condições operacionais e, ajustando as variáveis operacionais do sistema, obteve resultados
ainda melhores que os apresentados por Campos et al. (1996), conforme se observa na Tabela
3.8.
Na Tabela 3.8 observa-se ainda que, em geral, há a tendência de os resultados obtidos
em reatores de bancada (flotateste) apresentarem resultados melhores que unidades em escala
piloto e estas, em geral, apresentaram eficiências de remoção maiores que as instalações em
escala plena. Por exemplo, de acordo com os dados apresentados por Aisse et al. (2001a), as
eficiências de remoção de todos os constituintes, principalmente de fósforo, foram maiores na
unidade piloto que na em escala plena. De modo semelhante, os resultados obtidos por
Penetra (1998) em unidade piloto foram inferiores aos obtidos na mesma pesquisa quando os
ensaios foram realizados em reator de bancada (flotateste), principalmente para remoção de
fósforo. Segundo o autor, isto se deveu às condições hidrodinâmicas inadequadas na unidade
piloto.
Uma outra causa possível para os resultados inferiores de reatores em maior escala é
que os parâmetros adotados nestas unidades geralmente são obtidos em unidades de
9 JÜRGENSEN, D.; RICHTER, C.A. (1994) Tratamento de esgoto por digestão anaeróbia – coagulação e
67
laboratório. É importante ressaltar, entretanto, que a eficiência de sistemas de flotação por ar
dissolvido com coagulação/precipitação está sujeita a um grande número de fatores
intervenientes, como: condições hidrodinâmicas, gradientes e tempos de mistura rápida e
floculação, taxa de aplicação superficial, altura da unidade, dosagem de coagulante, pH de
coagulação, pressão na câmara de saturação, eficiência de saturação de ar na câmara de
saturação, quantidade de ar fornecida ao processo, tipo de dispositivo de despressurização,
afinidade entre bolhas geradas e partículas presentes no esgoto, entre outros fatores. Para que
o efluente final apresente a melhor qualidade possível com menor custo, é necessário que
esses fatores estejam ajustados adequadamente (“otimizados”), o que geralmente depende de
uma série de outros fatores sob os quais não se tem controle em uma ETE, como: composição
física (p.ex. temperatura, distribuição de tamanho de partículas etc.) e química (p.ex.,
concentração de fósforo e material orgânico) do esgoto, vazão etc. Em vista de tantos fatores
intervenientes, as condições mais adequadas para o processo podem mudar substancialmente
de uma unidade para outra, principalmente quando há mudança de escala, o que alerta para a
necessidade de refinamento das condições operacionais quando os parâmetros de controle
forem “transferidos” de uma escala para outra.
Em pesquisa posterior do mesmo grupo de pesquisadores (Reali et al., 2001; Penetra et
al., 2003; Penetra, 2003), em unidade piloto com melhores condições hidrodinâmicas, e
parâmetros de mistura rápida e floculação “otimizados”, as eficiências de remoção na unidade
piloto (Penetra et al., 2003) foram similares às obtidas em unidades de bancada (flotateste) em
Penetra (1998) e Reali et al. (2001).
Carvalho (2003) investigou o sistema composto de reator anaeróbio de leito expandido
(RALEx), com vazão de 10 m3/h, seguido de unidade de flotação por ar dissolvido de alta
taxa (FADAT) contendo placas paralelas em seu interior. Esse sistema possibilitou a obtenção
de eficiências de remoção de DQO, fósforo, turbidez e SST com taxas de aplicação superficial
na unidade de flotação consideravelmente mais elevadas (500 a 1000 m3/m2.dia) que as
geralmente empregadas em unidades de FAD convencionais (120 a 180 m3/m2.dia). Além
disso, em comparação com unidades convencionais, a FADAT possibilitou redução
considerável da quantidade de ar fornecida ao sistema de flotação, o que contribui para a
redução do consumo de energia elétrica em unidades de flotação (ver Tabela 3.8).
flotação. SANARE. Curitiba, SANEPAR, 1 (1): 19-20. Jul/Set.
68
3.6.6 Emprego do sistema de lodo ativado com adição de coagulantes para pós-tratamento
de reatores anaeróbios
3.6.6.1 Adição de sais metálicos em sistemas de lodo ativado
A utilização de sais metálicos em sistemas de lodo ativado convencionais é uma
prática empregada em muitas ETEs, em diversos países, para promover a remoção de
constituintes do esgoto por precipitação (p.ex., fósforo) e coagulação (p.ex., material orgânico
ou metais pesados que estão associados a partículas de tamanho coloidal ou maior). Segundo
Metcalf e Eddy (2003), os sais metálicos mais comumente empregados na
coagulação/precipitação de esgoto são: sulfato de alumínio (Al2(SO4)3), cloreto de alumínio
(AlCl3), hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), cloreto férrico (FeCl3), sulfato férrico (Fe(SO4)3),
sulfato ferroso (FeSO4) e aluminato de sódio (Na2Al2O4).
Em sistemas convencionais de lodo ativado, a adição desses produtos químicos pode
ser feita em vários locais da ETE, conforme citado anteriormente e ilustrado na Figura 3.12
(página 41). Nas novas concepções de ETEs que têm sido empregadas no Brasil –– sistema
anaeróbio/aeróbio –, em que os decantadores primários são “substituídos” por reatores
anaeróbios, sais metálicos também podem ser adicionados em vários pontos da ETE (ver
Figura 3.13, página 44, configurações c a f).
Em sistemas convencionais, a pré-precipitação é geralmente empregada com o
objetivo de melhorar a eficiência do tratamento (decantador) primário por coagulação ––
remoção de constituintes associados aos sólidos em suspensão e colóides, como DBO, o que
reduz a quantidade de material orgânico a ser tratada aerobiamente –, além de promover a
remoção de fósforo. Essa configuração, entretanto, é a que implica em maior gasto de
produtos químicos (METCALF e EDDY, 2003). Nos sistemas anaeróbio/aeróbio, o reator
anaeróbio já é capaz de remover grande parte do material orgânico e dos sólidos, de modo que
possivelmente a precipitação simultânea ou a pós-precipitação permitem economia de
coagulantes e, possivelmente, maior eficiência de remoção de fósforo.
Entretanto, se for implantado inicialmente apenas o reator anaeróbio (ver Figura 3.13,
página 44, configuração g), a adição de coagulantes ao esgoto bruto, com retenção do material
precipitado no reator anaeróbio, pode ser empregada com baixo investimento inicial
(SANTOS, 2001)
69
3.6.6.2 Emprego da flotação por ar dissolvido na separação de sólidos em sistemas de lodo
ativado
De acordo com Bratby e Marais (1976)10, apud Moretti (2005), pesquisas realizadas
com a flotação por ar dissolvido demonstraram que esse processo tem grande potencial para
utilização em conjunto com sistemas de lodo ativado e pode, em alguns casos, tornar-se mais
viável que a sedimentação. Os autores argumentam que ambos os processos são adequados
para efetuar a separação sólido/líquido nos sistemas de lodo ativado, cada um com diferentes
vantagens e desvantagens.
De acordo com Moretti (2005), a principal vantagem da sedimentação é a simplicidade
do processo, que necessita de poucos equipamentos eletromecânicos. As desvantagens da
sedimentação recaem principalmente sobre os problemas observados em sistemas de lodo
ativado instalados em regiões de clima quente, para os quais não forem previstas etapas de
nitrificação e desnitrificação (ver discussão no item 3.6.2), que são: ocorrência de bulking do
lodo (lodo flutuante) e formação de bolhas de gás no decantador secundário em virtude da
desnitrificação. Na flotação, o bulking do lodo não representa problema, porque a adesão
bolha-partícula também ocorre eficientemente em partículas de lodo filamentoso, enquanto a
formação de bolhas de gás devido à desnitrificação pode até ser benéfica ao processo. Além
disso, o adensamento de lodo por sedimentação só é capaz de atingir teor de sólidos elevado
(acima de 1 a 2%) se forem utilizados auxiliares de floculação, enquanto em unidades de
flotação pode-se obter teor de sólidos de até 7% em unidades projetadas especificamente para
o adensamento de lodo, e entre 3 e 5% em unidades empregadas para substituir o decantador
secundário, sem adição de produtos químicos. Naturalmente, quanto menor o volume de lodo
destinado para tratamento e disposição final, menor o custo com essas etapas (MORETTI,
2005).
Bratby e Marais (1975)11, apud Moretti (2005), argumentam que a qualidade do
efluente da flotação, empregada para clarificação em sistema de lodo ativado, é comparável à
obtida em um decantador bem operado, podendo-se atingir concentrações de SST tão baixas
como 5 mg/L. Entretanto, os autores apontam algumas desvantagens no uso da flotação, a
10 Bratby, J. e Marais, G.v.R. (1976) A guide for the design of dissolved-air (pressure) flotation systems for
activated sludge processes. Water S.A. 2 (2). p. 86-100.
70
saber: necessidade de muitos equipamentos eletromecânicos (p.ex., compressor e bomba
centrífuga, para a câmara de saturação, e raspador de lodo), os quais são sujeitos a problemas
operacionais e a paralisações em caso de falta de energia; e, se houver sistema subseqüente de
filtração, arraste de microbolhas com o efluente.
Com relação aos custos, Bratby e Marais (1976)10, apud Moretti (2005), em pesquisas
realizadas na África do Sul, concluíram que os sistemas de flotação por ar dissolvido,
empregados na separação de sólidos em sistemas de lodo ativado, eram mais econômicos que
os decantadores secundários quando o teor de SST no licor misto era inferior a 1000 mg/L.
Para concentrações de SST na faixa de 2500 a 5000 mg/L, o custo total da flotação era 1,7 a
2,2 vezes maior que o da sedimentação. Naturalmente, como o estudo de Bratby e Marais foi
desenvolvido há 30 anos, na África do Sul, esses valores não podem ser transferidos para as
condições atuais brasileiras. Entretanto, grosso modo, quando a concentração de sólidos
suspensos no licor misto é muito alta, a maior quantidade de ar (por m3 de esgoto) necessária
para a flotação eleva demasiadamente os custos operacionais (energia elétrica).
Bratby e Marais (1977)12, apud Moretti (2005) comentam ainda que existem duas
aplicações possíveis para a flotação por ar dissolvido em sistemas de lodo ativado: em
substituição à decantação secundária e o espessamento de lodo de descarte. De acordo com os
autores, cada aplicação merece diferentes considerações no projeto. No primeiro caso, como o
objetivo principal é a remoção de sólidos em suspensão, e não a obtenção de alto grau de
espessamento, as unidades podem ser dimensionadas com taxas de aplicação superficial
elevadas. No segundo caso, entretanto, o espessamento de lodo para obtenção de
concentrações levadas de sólidos requer unidades consideravelmente maiores que as
destinadas apenas para clarificação. Os autores destacam ainda que quanto maior for a
concentração de sólidos requerida para o lodo flotado, maiores serão os custos de implantação
e operação do sistema (BRATBY e MARAIS, 197712, apud MORETTI, 2005).
3.6.6.3 Pós-tratamento do efluente de reator anaeróbio em sistema de lodo ativado com
flotação por ar dissolvido e adição de coagulantes
No item 3.6.2 foram discutidos diversos aspectos que justificam porque os sistemas de
lodo ativado representam uma boa alternativa para o pós-tratamento de reatores anaeróbios,
11 Bratby, J. e Marais, G.v.R. (1975) Dissolved-air (pressure) flotation – an evaluation of interrelationships
between process variables and their optimization for design. Water S.A. 1 (2).
71
possibilitando a obtenção de efluente com baixo teor de material orgânico, sólidos em
suspensão e NTK; entretanto, observou-se que esta configuração geralmente não é capaz de
remover fósforo eficientemente. De modo semelhante, no item 3.6.5 foram apresentados
alguns resultados de pesquisas que demonstram que o sistema composto de reator anaeróbio
seguido de flotação, com adição de sais metálicos, possibilita elevada eficiência de remoção
de material orgânico, sólidos em suspensão e fósforo; contudo, sem que haja remoção
considerável (e confiável) de NTK.
Conforme citado anteriormente, a flotação por ar dissolvido oferece algumas
vantagens potencias que podem favorecer seu emprego na separação de sólidos em sistemas
de lodo ativado, em substituição ao decantador secundário, principalmente em sistemas que
tenham “propensão” ao desenvolvimento de lodo flutuante ou a haver desnitrificação no
decantador secundário, como é o caso do sistema anaeróbio/aeróbio que não preveja remoção
biológica de nitrogênio, conforme argumentam Van Haandel e Marais (1999).
Assim, o sistema composto de reator anaeróbio, lodo ativado com adição de
coagulantes e flotação por ar dissolvido, teoricamente, pode ser uma solução eficaz em
situações muito restritivas (p.ex, lançamento em corpos d’água muito “exigentes” ou para
certos tipos de reúso, após desinfecção), quando for necessário a obtenção de efluente com
concentrações muito baixas de material orgânico, sólidos em suspensão, NTK e fósforo, entre
outros constituintes.
Nesse sentido, Moretti (2005) investigou o uso de uma unidade piloto de flotação por
ar dissolvido empregada na separação de sólidos de um sistema de lodo ativado que era
empregado no pós-tratamento do efluente de reatores anaeróbios de manta de lodo (UASB),
unidades estas constituintes da ETE Jardim das Flores, localizada em Rio Claro – SP, e que
também foi objeto de estudo da presente pesquisa (na Figura 4.4, página 78, há um
fluxograma simplificado dessa ETE). A unidade piloto possibilitava o encaixe de placas
paralelas em seu interior que permitiam seu uso ora como unidade “convencional” de flotação
(sem placas – FAD) ora como unidade de alta taxa (com placas – FADAT). Por se tratar de
unidade piloto, que tratava apenas uma pequena parte do efluente da ETE, o lodo gerado no
sistema (contendo coagulantes ou floculantes) não era retornado ao reator de lodo ativado
(tanque de aeração), de modo que as condições operacionais estudadas são foram uma
aproximação do que ocorreria em uma ETE em escala plena.
12 Bratby, J. e Marais, G.v.R. (1977) Dissolved-air flotation in activated sludge. Prog. Wat. Tech. (9). p. 311-
322.
72
De acordo com Moretti (2005), logo nos ensaios preliminares, realizados em unidade
de bancada (flotateste), ficou evidente que o uso de polímero catiônico fornecia bons
resultados, tanto isoladamente quanto em associação com cloreto férrico, sendo esta última
condição imprescindível para remoção de fósforo; entretanto, o emprego isolado do cloreto
férrico prejudicou consideravelmente a eficiência da flotação. A razão apontada para isso foi
que a adição de cloreto férrico alterou as características das superfícies das partículas,
deixando-as com menor afinidade pelas bolhas de ar geradas no sistema de flotação.
Durante a pesquisa, a ETE Jardim das Flores apresentou vários problemas
operacionais, sendo que o mais grave e “crônico” foi o acúmulo excessivo de lodo nos
reatores biológicos (anaeróbios e lodo ativado) em decorrência da falta de instalações
adequadas para desaguamento do lodo na ETE, o que interferiu consideravelmente no
funcionamento dessas unidades. Contudo, nas etapas realizadas na unidade piloto de alta taxa,
quando o reator de lodo ativado apresentava boas condições de biofloculação, obtiveram-se
resultados satisfatórios para taxas de aplicação superficial (TAS) de até 350 m3/m2.dia e taxas
de aplicação de sólidos (TS) entre 120 e 250 kg de SST/m2.dia, desde que fornecida
quantidade suficiente de ar ao processo (15,0 a 18,0 g/m3) para SST entre 800 e 1100 mg/L.
Na FAD convencional, os resultados mais satisfatórios foram obtidos com TAS de 200
m3/m2.dia, taxa de aplicação de sólido (TS) menor que 200 kg de SST/m2.dia e quantidade de
ar fornecida de 21,0 g de ar/m3 de afluente (MORETTI, 2005).
A autora concluiu ainda que a razão A/S (quantidade de ar necessária para a flotação,
dividida pela concentração de sólidos no esgoto) é o parâmetro mais adequado para o cálculo
da quantidade de ar necessária à flotação de suspensões concentradas (SST maior que 1100
mg/L), ao passo que a dosagem de ar (g de ar/m3 de esgoto) é mais representativa para a
flotação de suspensões diluídas (SST menor que 1100 mg/L) (MORETTI, 2005).
73
4. MATERIAL E MÉTODOS
4.1 Considerações Iniciais
Conforme descrito no Capítulo 2, um dos objetivos principais da presente pesquisa foi
avaliar o potencial de aplicação da coagulação/precipitação com cloreto férrico em alguns
sistemas de pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios empregados no tratamento de
esgoto sanitário e comparar as vantagens e desvantagens da sedimentação e da flotação por ar
dissolvido quando empregadas na separação final de partículas nesses sistemas. Como
também foi comentado, as alternativas de pós-tratamento investigadas nesta pesquisa foram:
(a) coagulação/precipitação do efluente de reator anaeróbio de leito expandido (RALEx); (b)
coagulação/precipitação do licor misto de sistema de lodo ativado empregado no pós-
tratamento de reator UASB; e (c) coagulação/precipitação do efluente de sistema de lodo
ativado empregado no pós-tratamento de reator UASB. Em cada uma dessas alternativas, foi
investigado o emprego da sedimentação e da flotação por ar dissolvido para a separação final
de sólidos da fase líquida.
Para consecução desses objetivos, foram realizados ensaios de coagulação-floculação-
sedimentação em unidade de batelada em escala de laboratório (jar test) e de coagulação-
floculação-flotação também em unidade de batelada em escala de laboratório (flotateste), com
os três tipos de efluentes citados no parágrafo anterior. Antes da realização dos ensaios de
coagulação-floculação, entretanto, foram realizadas campanhas (perfis) ao longo de 24 horas
nas unidades experimentais (RALEx e ETE Jardim das Flores), que serviram para
caracterização da variabilidade da “qualidade” dos efluentes ao longo do dia e para verificar a
eficiência dos sistemas de tratamento na remoção de diversos constituintes do esgoto.
Na Figura 4.1 é apresentado um fluxograma, no qual são indicados os ensaios
planejados para serem realizados e os respectivos efluentes de estudo. Os ensaios indicados
pelos balões de fundo amarelo foram efetivamente realizados. Aqueles representados pelos
balões de fundo cinza (diagramas de coagulação para sedimentação com o efluente final da
ETE Flores e diagramas de coagulação para flotação do licor misto), entretanto, não foram
74
realizados em virtude dos “maus” resultados obtidos nos respectivos ensaios preliminares,
conforme será descrito no Capítulo 5.
Neste capítulo, são descritas inicialmente (item 4.2) as instalações experimentais
utilizadas na pesquisa, isto é, os sistemas de tratamento de esgoto dos quais foram obtidos os
efluentes pesquisados: reator anaeróbio de leito expandido (RALEx) e unidades da ETE
Jardim das Flores. No item 4.3, são descritos os procedimentos empregados nas campanhas ao
longo de perfis 24 horas realizadas nas unidades experimentais. A seguir, no item 4.4,
complementarmente ao fluxograma da Figura 4.1, é apresentado o planejamento geral dos
ensaios de coagulação-floculação, em que são indicados os parâmetros operacionais (fatores)
que foram investigados em cada etapa de ensaio, para cada efluente, bem como as análises
físico-químicas realizadas (respostas) em cada etapa experimental. No item 4.5, são
apresentados, passo a passo, os procedimentos utilizados nos ensaios de coagulação-
floculação com os equipamentos jar test (sedimentação) e flotateste (flotação).
Figura 4.1 – Fluxograma geral de ensaios.
FLUXOGRAMA
DE ENSAIOS
RALEx Lodo ativado
(pós-tratamento
de UASB)
EFLUENTE LICOR
MISTO
EFLUENTE
FINAL
Coag.-floc-
sedimentação
Coag.-floc.-
flotação
Coag.-floc-
sedimentação
Coag.-floc.-
flotação
Coag.-floc.-
sedimentação
Ensaios
preliminares
Diagrama de
coagulação
Ensaios
preliminares
Diagrama de
coagulação
Ensaios
preliminares
Diagrama de
coagulação
Ensaios
preliminares
Diagrama de
coagulação
Coag.-floc.-
flotação
Ensaios
preliminares
Diagrama de
coagulação
Ensaios comple-
mentares
Ensaios
preliminares
Diagrama de
coagulação
Efluente mais diluído
(manhã)
Efluente menos diluído
(tarde)
Efluente mais diluído
(manhâ)
Efluente menos diluído
(tarde)
75
4.2 Instalações experimentais
Nos subitens a seguir são descritas as instalações experimentais utilizadas na presente
pesquisa, incluindo-se os reatores (RALEx e reator de lodo ativado da ETE Jardim das Flores)
cujos efluentes foram utilizados nos ensaios de coagulação/precipitação-floculação e as
unidades em escala de bancada empregadas nos ensaios em laboratório (jar test e flotateste).
4.2.1 Reator Anaeróbio de Leito Expandido – RALEx
O reator anaeróbio de leito expandido (RALEx) foi construído pelo Engº. José Almir
Rodrigues Pereira (PEREIRA, 2000), durante sua pesquisa de doutorado, em uma área situada
no setor Nordeste do campus (área I) da USP de São Carlos, e encontrava-se em operação
desde 1997. O reator era alimentado com esgoto sanitário proveniente de um dos coletores do
sistema de esgotamento da cidade de São Carlos-SP, que passava por dentro do campus da
USP. Na Figura 4.2 são apresentados um corte esquemático e uma fotografia do reator e na
Figura 4.3, uma vista em perspectiva da ETE experimental onde se encontrava o RALEx.
Poço de Recirculação
Afluente
Efluente final do reator
Ponto para coleta de amostras (P4,00)
Ponto para coleta de amostras (P6,00)
Ponto para coleta de amostras (P8,50)
Ponto para coleta de amostras (P11,00)
Pontos para verificação da altura do leito
Leito de Carvão Ativado Granular
Ponto para coleta de amostras (P2,00)
Ponto para coleta de amostras (P0,35)
(a) (b) Figura 4.2 – Vista em corte (a) e fotografia (b) do reator anaeróbio de leito expandido –
RALEx (Fonte: MENDONÇA, 1998, e PEREIRA, 2000)
76
3
12
4
6
910
7
8
5
10. Caixa de saída do efluente
9. Tubul. de recirculação do efluente
8. Conj. moto-bomba 2 (recirculação)
7. Poço de acumulação do efluente
6. Tubulação de saída do efluente
5. Medidor de vazão de biogás
4. Reator anaeróbio de leito expandido
3. Tubul. de recalque de esgoto bruto
2. Conjunto moto-bomba 1 (recalque)
1. Poço de acumulação de esgoto (enterrado)
Legenda
Figura 4.3 - Vista em perspectiva da ETE experimental
(Fonte: SANTOS, 2001)
O RALEx tinha altura total de 14,9 m, volume útil de 32 m3 (MENDONÇA, 1998) e
foi operado durante esta pesquisa com vazão afluente constante e igual a 6,6 m3/h, razão de
recirculação de 150%, tempo de detenção hidráulica de 4,8 horas e velocidade ascensional de
9,4 m/h. O reator era alimentado com esgoto sanitário (previamente gradeado e desarenado)
bombeado a partir de um poço enterrado. O esgoto atravessava o reator no sentido ascensional
(ver Figura 4.2a) e depois de passar pelas zonas de reação (onde se encontrava o leito de
carvão ativado) e decantação (região superior do reator: diâmetro maior), o efluente final era
descarregado em um poço de acumulação. Desse poço, uma parte do efluente era recirculada
para o RALEx e outra parte era liberada como efluente final (ver Figuras 4.2a e 4.3).
77
4.2.2 Reator de lodo ativado (ETE Jardim das Flores)
Além do efluente do reator anaeróbio de leito expandido, foram também feitos ensaios
de coagulação/precipitação-floculação com o licor misto e o efluente final de um sistema de
lodo ativado empregado no pós-tratamento de reatores anaeróbios. Esses efluentes foram
obtidos na Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) Jardim das Flores, situada na cidade de
Rio Claro-SP. A ETE Jardim das Flores foi projetada para atender uma população equivalente
a 36.210 habitantes em sua fase inicial de operação (até 2007) e 72.420 habitantes na etapa
final (saturação), quando devem ser construídas novas unidades de tratamento (CAMPOS,
2005).
A ETE Jardim das flores era composta das seguintes unidades: (a) medidor de vazão;
(b) tratamento preliminar, constituído de gradeamento grosseiro, gradeamento fino,
peneiramento e caixa retentora de areia e gorduras; (c) reatores anaeróbios de manta de lodo –
UASB; e (d) sistema de lodo ativado (CAMPOS, 2005).
Os reatores UASB eram constituídos de quatro módulos, cada um com volume de
617,4 m3, operando em paralelo, com tempo de detenção hidráulica médio de 7,5 h,
velocidade ascensional máxima de 1,2 m/h e taxa de carregamento orgânico de 1955 kg
DBO/dia. O sistema de pós-tratamento do efluente dos reatores UASB era constituído de
sistema de lodo ativado, contendo: (a) um tanque de aeração, com tempo de detenção
hidráulica médio de 7,5 horas no dia de vazão máxima, contendo 3 aeradores superficiais,
cada qual com potência de 25 HP; e (b) dois decantadores laminares (alta taxa) operando em
paralelo. A maior parte do lodo retido nos decantadores secundários de alta taxa era retornada
ao tanque de aeração (2220 m3/dia), sendo que o excesso de lodo produzido no sistema
aeróbio (52 m3/dia, para SST no lodo igual a 5,9 g/L) era conduzido para digestão nos
próprios reatores anaeróbios (CAMPOS, 2005). Na Figura 4.4, é apresentado o fluxograma
simplificado da ETE Jardim das Flores. Na Figura 4.5 são apresentadas quatro fotografias das
principais unidades que compõem essa ETE.
Na Figura 4.5a, tem-se uma vista da parte superior do reator aerado (tanque de aeração
de sistema de lodo ativado), onde são vistos os 3 aeradores superficiais e, ao fundo, os
reatores anaeróbios de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB), construídos na forma de
quatro módulos retangulares em uma mesma estrutura de concreto. Nessa fotografia, o tanque
de aeração é visto de cima dos decantadores secundários. Na Figura 4.5b, por sua vez, tem-se
a vista do tanque de aeração (reator aerado) e do decantador secundário (último módulo, após
os 3 aeradores) de cima dos reatores UASB.
78
DESAGUAMENTO
LODO DESAGUADO PARA DESTINO FINAL
LÍQUIDO DRENADO
REATORES ANAERÓBIOS
(UASB)
LODO DIGERIDO
REATOR DE LODO ATIVADO
AFLUENTE EFLUENTE
DECANTADOR SECUNDÁRIO
Figura 4.4 – Fluxograma simplificado da ETE Jardim das Flores
(a) (b)
(c) (d) Figura 4.5 - Fotografias das unidades componentes da ETE Jardim das Flores
Na Figura 4.5c, é apresentada uma vista lateral dos reatores anaeróbios, os quais foram
construídos semi-enterrados, em estrutura de concentro armado. Na Figura 4.5d, é mostrada
uma das comportas de distribuição do licor misto nos decantadores secundários de alta taxa,
local em que foram coletadas as amostras do licor misto nesta pesquisa, conforme será
descrito mais adiante.
79
4.2.3 Reatores em escala de bancada
Além das unidades de tratamento de esgoto em que foram coletados os efluentes
usados na pesquisa, as instalações experimentais consistiram ainda de: unidade para ensaios
de coagulação-floculação-sedimentação (jar-test) e unidade para ensaios de coagulação-
floculação-flotação (flotateste), ambas em escala de bancada e com operação em batelada.
O equipamento jar-test utilizado na presente pesquisa possuía paletas giratórias com
ajuste de rotação com mostrador digital, capazes de imprimir gradientes de velocidade entre
10 e 2000 s-1, possibilitando que a unidade fosse empregada nas etapas de mistura rápida,
mistura lenta (floculação) e sedimentação. Na Figura 4.6 é mostrada uma vista em perspectiva
e os detalhes do equipamento utilizado (O jar test dispunha ainda de dispositivos para coleta
simultânea de amostras nos seis recipientes, que não foi representado na Figura 4.6).
RPM
2. "Jarros" de acrílico
Legenda 1. Paletas giratórias
5. Controle de rotação das paletas
4. Mostrador digital de RPM 3. Pontos de coleta de amostra
1
3
4
52
2
2
2
2
2
Figura 4.6 – Vista em perspectiva e detalhes do equipamento usado nos ensaios de floculação
(jar test) (dimensões em metro)
80
Nos ensaios de flotação por ar dissolvido com os efluentes de estudo foi utilizada a
unidade de bancada denominada “flotateste”, desenvolvida pelo Prof. Marco Antonio Penalva
Reali (REALI, 1991), e que já foi utilizada em várias pesquisas desenvolvidas no Programa
de Pós-Graduação em Hidráulica e Saneamento da EESC-USP (PPGSHS-EESC-USP).
A unidade utilizada era composta de quatro colunas cilíndricas independentes entre si
e ligadas a uma câmara de saturação. Cada coluna apresentava volume útil de
aproximadamente 2,0 litros e era equipada com agitador próprio, com paletas giratórias com
controle de rotação e marcador digital, capazes de imprimir gradientes de velocidade de até
cerca de 120 s-1. No flotateste, portanto, em virtude de sua configuração, era possível realizar
as etapas de mistura lenta (floculação) e de flotação propriamente dita, mas não a mistura
rápida do coagulante com o esgoto. Por isso, esta etapa era efetuada em reator separado (jar-
test) e posteriormente colocada a amostra no flotateste. Um esquema ilustrativo e as
dimensões dos cilindros de flotação e das paletas do equipamento usado nesta pesquisa são
mostrados na Figura 4.7.
Para realizar a flotação, cada coluna era interligada a uma câmara de saturação
construída em acrílico (cilindro com 110 mm de diâmetro interno e 1000 mm de altura), com
volume total de 9,5 litros (MORETTI, 2005). Para operação e controle, a câmara de saturação
possuía manômetro, válvula de segurança, entrada de ar comprimido e entrada de água
proveniente da rede de abastecimento. O ar comprimido era fornecido por compressor de ar
marca Shultz, modelo MSI-2.6 VL40, C56 JZ, 1/2 cv, 850 rpm. A entrada de água saturada
nas colunas de flotação era controlada por registros de agulha (PENETRA, 2003). O flotateste
utilizado dispunha de tomadas de amostra nos quatro cilindros usados como flotadores, em
altura conveniente para realização dos ensaios.
81
DETALHES DOS REATORES
2
4. Cilindros de acrílico
8. Registro para controle de injeção de
7. Válvula reguladora de pressão
trole de pressão na câm. de saturação
5. Registros de controle para água
6. Manômetro, válvula e registro de con-
saturada
3. Pontos de coleta de amostra
1. Controle de rotação dos motores
LEGENDA
2. Paletas giratórias
10. Câmara de saturação
ar na câmara de saturação
câmara de saturação
9. Registro para controle da água na
4
3
8
7
9
3
1
5
10
2
4
6
Figura 4.7 - Perspectiva de equipamento flotateste (dimensões em metro) (Fonte: REALI, 1991)
82
4.3 Caracterização físico-química do esgoto nas unidades experimentais ao longo de 24
horas
Anteriormente à realização dos ensaios de coagulação-floculação com os efluentes de
estudo, foram realizadas campanhas (perfis) ao longo de 24 horas para caracterização dos
afluentes e efluentes do reator anaeróbio de leito expandido (RALEx) e das unidades de
tratamento da ETE Jardim das Flores, com coleta de amostras a cada 2 horas. Essas
campanhas tinham o objetivo de verificar a variabilidade na “qualidade” desses (a)efluentes
ao longo das 24 horas do dia, bem como averiguar o funcionamento dessas unidades, em
termos de eficiência de remoção dos parâmetros analisados.
A campanha para caracterização do reator anaeróbio de leito expandido foi realizada
entre 6 horas da manhã do dia 23 de outubro de 2002 e 6 horas da manhã do dia 24 de outubro
de 2002. Nessa campanha, foram realizadas análises físico-químicas de amostras do afluente e
do efluente do RALEx, em que foram analisados: temperatura, pH alcalinidade total,
alcalinidade parcial, ácidos voláteis, alcalinidade a bicarbonato, turbidez, DQO da amostra
bruta, DQO da amostra filtrada, fósforo total e série de sólidos (ST, STF, STV, SST, SSF,
SSV, SDT, SDF, SDV).
A coleta das amostras na campanha de caracterização do afluente e do efluente do
RALEx foi feita com o uso de dois coletores automáticos (marca ISCO), cada um com
capacidade para coletar até 24 amostras de um litro cada. Os coletores eram equipados com
dispositivo programável ligado a sistema de bombeamento, que fazia a coleta das amostras
nos intervalos programados (nesse caso, a cada 2 horas), e dispunham ainda de
compartimento interno refrigerado, onde as amostras ficavam armazenadas. Nessa campanha,
um dos coletores foi instalado para fazer coleta no poço de acumulação de esgoto bruto
(Ponto 1 na Figura 4.3, página 76) e o outro no poço de acumulação do efluente (Ponto 7 na
Figura 4.3, página 76). As amostras eram recolhidas geralmente a cada 4 horas (exceto no
período noturno, quando o intervalo foi maior) e levadas imediatamente para que fossem
feitas as análises físico-químicas no Laboratório de Tratamento Avançado e Reúso de Águas
(LATAR).
O perfil 24 horas na ETE Jardim das Flores foi iniciado às 9 horas da manhã do dia 29
de abril de 2003 e concluído às 7 horas da manhã do dia 30 de abril de 2003. Nessa
campanha, foram coletadas amostras do afluente da ETE, do efluente do reator UASB, do
83
licor misto (tanque de aeração) e do efluente do decantador secundário (efluente final da ETE)
a cada duas horas. Nas amostras coletadas, foram feitas as análises descritas na Tabela 4.1.
Tabela 4.1 – Análises realizadas, por tipo de efluente, no perfil 24 horas da ETE Jardim das Flores
SST
pH
DQ
Ot
DQ
Of
Turb
idez
P-to
tal
P-fil
trado
SSF SSV SS
Esgoto bruto Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Não Efluente UASB Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Não Licor misto Não Não Sim Não Não Sim Sim Sim Sim Efluente ETE Sim Sim Não Sim Sim Não Sim Sim Não Legenda: DQOt – DQO da amostra bruta (não-filtrada); DQOf – DQO da amostra filtrada (aberturamédia de poro: 1,0 µm), P-total – fósforo da amostras bruta; P-filtrado – fósforo da amostra filtrada; SST, SSF e SSV – Sólidos suspensos totais, fixos e voláteis, respectivamente; SS – Sólidos Sedimentáveis.
Na campanha realizada na ETE Jardim das Flores, que se localiza em Rio Claro - SP
(a cerca de 80 km da USP de São Carlos – SP), a coleta das amostras foi feita manualmente,
pelos operadores da própria ETE. Após a coleta, as amostras foram mantidas em geladeira até
que fossem recolhidas e levadas ao LATAR, em São Carlos, quando eram feitas as análises
físico-químicas.
Todos os procedimentos analíticos utilizados na análise das amostras coletadas nos
perfis 24 horas obedeceram aos métodos descritos no Standard Methods for the Examination
of Water and Wastewater (APHA/AWWA/WEF, 1998), exceto para determinação de ácidos
voláteis, para a qual foi usado o método titulométrico proposto por Dillalo e Albertson (1961).
4.4 Ensaios de coagulação/precipitação
A seguir, são discriminados em detalhes os parâmetros operacionais investigados e as
respostas obtidas nos ensaios de coagulação-floculação-sedimentação e coagulação-
floculação-flotação realizados com os três efluentes de estudo (efluente do RALEx; licor
misto do reator de lodo ativado da ETE Jardim das Flores e efluente final da ETE Jardim das
Flores), conforme ilustrado na Figura 4.1 (página 74).
84
4.4.1 Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx
Os ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx foram
realizados com o equipamento apresentado na Figura 4.6 (jar test) e foram divididos em três
etapas: (a) Ensaios preliminares; (b) Diagramas de coagulação; e (c) Ensaios complementares,
as quais são descritas a seguir. Na Tabela 4.2, é apresentada a seqüência em que foram
realizados esses ensaios, bem como os parâmetros mantidos fixos e os que foram variados em
cada etapa e as análises realizadas.
Tabela 4.2 – Etapas de ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com efluente do RALEx
Etapa Parâmetros variados
Parâmetros mantidos fixos
Análises realizadas (“respostas”)
Investigação dos parâmetros
de mistura rápida
Gm e Tm DC, pH, Gf, Tf, Vs e Horário da
coleta
Turbidez, DQO, fósforo e condutividade Ensaios
preliminares Investigação dos parâmetros de floculação
Gf e Tf DC, pH, Gf, Tf, Vs e Horário da
coleta
Turbidez, DQO, fósforo e condutividade
Diagramas de coagulação pH, DC e
Horário da coleta1
Gm, Tm, Gf, Tf e Vs
Turbidez, cor aparente2, DQO3, fósforo,
condutividade e sentido da mobilidade eletroforética3
Ajuste dos parâmetros de mistura rápida
Gm e Tm DC, pH, Gm, Tm e Vs4
Turbidez4, DQO, fósforo e condutividade
Ajuste dos parâmetros de
floculação Gf, Tf DC, pH, Gf, Tf
e Vs4 Turbidez4, DQO, fósforo
e condutividade Ensaios
complementares
Investigação da velocidade de sedimentação
Vs DC5, pH5, Gm, Tm, Gf e Tf
Turbidez, DQO, fósforo e condutividade
Legenda: DC: dosagem de coagulante; Gm: gradiente médio de velocidade na mistura rápida; Tm: tempo de mistura rápida; Gf: gradiente médio de velocidade na floculação; Tf: tempo de floculação; Vs: velocidade de sedimentação. 1 A coleta de amostra foi realizada em horários diferentes para obtenção de efluentes com qualidade diferente. 2 Apenas nos ensaios da 1ª série. 3 Apenas nos ensaios da 2ª série. 4 Foram feitas análises de turbidez para três velocidades de sedimentação. 5 Foram testadas três combinações de DC - pH que forneceram bons resultados.
85
4.4.1.1 Ensaios preliminares
Os ensaios preliminares de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do
reator anaeróbio de leito expandido foram realizados para se obter a primeira estimativa dos
valores do gradiente de velocidade na mistura rápida (Gm), tempo de mistura rápida (Tm),
gradiente de velocidade na floculação (Gf) e tempo de floculação (Tf). Os valores da dosagem
de coagulante (DC), concentração da solução de coagulante (CSC), pH inicial e tempo de
sedimentação (TS) foram arbitrados, com base em testes iniciais e em valores citados na
literatura (GUIMARÃES, 1987; MENDES, 1989; SANTOS, 2001).
Para obtenção dos parâmetros de mistura rápida (Gm e Tm), foram também arbitrados
Gf e Tf. Os testes foram realizados, em cada bateria de ensaio, variando-se Tm para cada
valor a ser estudado de Gm.
A seguir, de posse dos valores de Gm e Tm que conduziram à menor turbidez residual,
determinaram-se os parâmetros mais adequados para a floculação (Gf e Tf). Nesta etapa, em
cada ensaio, foi variado Tf para cada valor estudado de Gf.
Como os ensaios preliminares foram realizados em seqüência, a partir de uma mesma
amostra coletada, a turbidez foi utilizada como parâmetro de controle (i.e., a amostra com
menor turbidez determinava a escolha dos parâmetros operacionais mais adequados, a serem
utilizados em ensaios subseqüentes), principalmente em virtude da rapidez na obtenção da
resposta. Conforme se discute no capítulo 5 (Resultados), este procedimento se mostrou
bastante adequado, em virtude da correlação existente entre a remoção de turbidez e de outros
parâmetros como DQO e fósforo.
4.4.1.2 Diagramas de coagulação – sedimentação
Determinados os valores adequados dos parâmetros físicos para mistura rápida e
floculação, foram realizados ensaios para elaboração dos diagramas de coagulação do efluente
do RALEx. Esses diagramas foram traçados a partir dos pares de valores pC-pH, sendo o pH
no eixo das abscissas e o logaritmo da dosagem de coagulante (pC) no eixo das ordenadas, na
forma de curvas de mesmo percentual remanescente dos parâmetros investigados (p.ex.,
turbidez). O procedimento para elaboração dos diagramas de coagulação foi adaptado dos
trabalhos de Amirtharajah e Mills (1982), Johnson e Amirtharajah (1983), Guimarães (1987)
e Mendes (1989). Esses autores elaboraram diagramas de coagulação para águas de
86
abastecimento sintéticas e naturais com turbidez e cor variáveis. No presente trabalho,
entretanto, além da cor aparente e da turbidez, foram também feitas análises de DQO e
fósforo total em cada amostra obtida nos ensaios, de modo que também puderam ser
construídos diagramas de coagulação relativos a esses parâmetros. Em todos os diagramas de
coagulação elaborados na presente pesquisa, a interpolação linear dos pontos para
determinação do traçado das curvas dos diagramas (i.e., as curvas de mesmo percentual
remanescente de turbidez, cor aparente, DQO ou fósforo) foi feita com o uso do programa
computacional Surfer –– versão 8.0.
Nos ensaios destinados à elaboração dos diagramas de coagulação, foram fixados os
valores de Gm, Tm, Gf e Tf –– obtidos nos ensaios preliminares –, e da velocidade de
sedimentação (Vs). No início dos ensaios, para cada dosagem fixa de coagulante,
adicionavam-se ácido clorídrico (HCl 3,7% (m/v)) ou hidróxido de sódio (NaOH 5% (m/v))
ao efluente do RALEx, de modo a se obter as variações desejadas no pH (ver item 4.5.2).
Assim, varriam-se as faixas de pH e as dosagens de coagulante julgadas de interesse. Para
realização de uma série de ensaios, coletava-se um volume de cerca de 200 a 240 litros do
efluente do RALEx (conforme procedimento descrito no item 4.5.1), o qual era suficiente
para aproximadamente 100 bateladas em jar test, que resultavam no mesmo número de
“pontos” no diagrama de coagulação.
Os ensaios destinados à elaboração dos diagramas de coagulação do efluente do
RALEx foram realizados tanto com amostras coletadas às 8 horas da manhã (amostra mais
diluída) quanto com amostras coletadas no período da tarde (amostra menos diluída).
Contudo, com o objetivo de verificar a reprodutibilidade desses ensaios,
particularmente no que concerne à eficácia da estratégia utilizada na coleta das amostras (a
qual está descrita no item 4.5.1), foram realizadas duas séries de ensaios para obtenção de
diagramas de coagulação com amostras do efluente do RALEx coletadas pela manhã, as quais
serão denominadas doravante “1ª série de ensaios” e “2ª série de ensaios”.
Na 1ª série de ensaios foram obtidos diagramas de coagulação do efluente do RALEx
para turbidez, cor aparente e fósforo. Na 2ª série de ensaios, foram obtidos diagramas de
coagulação para turbidez, DQO e fósforo. Em ambas as séries foram também traçados
diagramas relativos à condutividade das amostras coaguladas. Complementarmente, na 2ª
série de ensaios, foi verificada o sentido da velocidade de eletroforese nas amostras
coaguladas, utilizando-se um equipamento de medição de potencial zeta (Zetameter), o que
possibilitou localização dos pontos isoelétricos no diagrama de coagulação dessa amostra.
87
4.4.1.3 Ensaios complementares
Na elaboração dos diagramas de coagulação foram utilizados valores de gradiente e
tempo de mistura rápida (Gm e Tm) e gradiente e tempo de floculação (Gf e Tf) determinados
na fase preliminar de ensaios. Entretanto, quando da obtenção desses valores, as dosagens de
coagulante e pH associado que conduziam aos menores valores dos parâmetros analisados
ainda não eram conhecidas. Portanto, nesta fase, foram novamente ajustados os valores dos
parâmetros físicos de mistura rápida (Gm, Tm) e floculação (Gf e Tf) e, complementarmente,
foram investigados valores adequados da velocidade de sedimentação (Vs).
Para ajuste dos parâmetros de mistura rápida, foram usados os pares de valores de
dosagem de coagulante e pH, obtidos do diagrama de coagulação de cada amostra, que
produzirem maior remoção de turbidez, cor aparente, DQO e fósforo para regiões do
diagrama em que se verificaram bons resultados. O gradiente de velocidade na floculação e o
tempo de floculação utilizados nesta etapa foram os mesmos utilizados nos ensaios relativos
aos diagramas de coagulação. Os testes foram realizados, em cada ensaio, variando-se Tm,
para cada valor a ser estudado de Gm.
Para ajuste dos valores de Gf e Tf, os pares de valores dosagem de coagulante-pH,
além de concentração de coagulante e tempo de sedimentação, foram os mesmos usados na
correção dos parâmetros de mistura rápida; utilizando-se ainda os valores já corrigidos de Gm
e Tm. Em cada ensaio, variou-se Tf para cada valor a ser estudado de Gf. Nesta etapa, como
nos ensaios preliminares, a turbidez foi o parâmetro de controle.
A seguir, utilizando-se os valores mais adequados dos parâmetros de mistura rápida e
floculação obtidos nas etapas anteriores, assim como os valores mais adequados de dosagem
de cloreto férrico e pH observados nos diagramas de coagulação, foram realizados novos
ensaios, variando-se desta vez os tempos para coleta de amostras (tempo de sedimentação -
Ts) e, conseqüentemente, as velocidades de sedimentação (Vs). Dos resultados desses ensaios,
foram construídas curvas de sedimentação do percentual residual de turbidez, DQO e fósforo
em função do tempo de sedimentação.
4.4.2 Ensaios de coagulação-floculação-flotação com o efluente do RALEx
Os ensaios de flotação por ar dissolvido com o efluente do RALEx foram realizados
na unidade de flotateste representada na Figura 4.7 (página 81). Os procedimentos
88
empregados nesses ensaios são descritos passo a passo no item 4.5.3. Na Tabela 4.3, é
apresentada a seqüência dos ensaios realizados, bem como os parâmetros mantidos fixos e os
que foram variados em cada etapa e as análises realizadas em cada ensaio.
Tabela 4.3 – Etapas de ensaios de coagulação-floculação-flotação com efluente do RALEx
Etapa Parâmetros variados
Parâmetros mantidos fixos
Análises realizadas (“respostas”)
Investigação dos parâmetros de floculação
Gf, Tf DC, pH, Gm, Tm,
R, Psat, Vf e Horário da coleta
Turbidez, DQO, fósforo e
condutividade Ensaios preliminares Investigação da
quantidade de ar fornecida
R DC, pH, Gm, Tm, Gf, Tf, Psat, Vf e Horário da coleta
Turbidez, DQO, fósforo e
condutividade
Diagramas de coagulação pH, DC, Vf e Horário da coleta1
Gm, Tm, Gf, Tf, Psat e R
Turbidez, DQO, fósforo e
condutividade Legenda: DC: dosagem de coagulante; Gm: gradiente médio de velocidade na mistura rápida; Tm: tempo de mistura rápida; Gf: gradiente médio de velocidade na floculação; Tf: tempo de floculação; Vf: velocidade de flotação; R: razão de recirculação; Psat: pressão de saturação. 1 A coleta de amostra foi realizada em horários diferentes para obtenção de efluentes com qualidades diferentes.
4.4.2.1 Ensaios preliminares
Conforme se observa na Tabela 4.3, nos ensaios preliminares de coagulação-
floculação-flotação com o efluente do RALEx foram investigados valores adequados de
gradiente médio de velocidade (Gf) e tempo de floculação (Tf) e da razão de recirculação (R).
Nesses ensaios, em virtude de a etapa de mistura rápida ser realizada em reator separado (jar
test) (ver item 4.5.3), optou-se por adotar os valores de Gm e Tm que forneceram bons
resultados nos ensaios coagulação-floculação-flotação realizados com o mesmo efluente.
Depois de conhecidos os parâmetros de floculação mais adequados, foi pesquisada a
quantidade de ar a ser fornecida ao sistema, a qual foi determinada pela taxa de recirculação
(R) do efluente saturado, medida com base no acréscimo de volume da massa líquida no
flotador. Note-se que, em se tratando de ensaios em batelada, seria muito difícil recircular o
próprio efluente produzido no flotador. Por isso, em vez do efluente, utilizou-se água da rede
de abastecimento na câmara de saturação. Nos resultados, entretanto, os valores obtidos dos
parâmetros foram corrigidos, ponderando-se a diluição das amostras.
Os valores dos parâmetros adotados inicialmente nos ensaios preliminares foram
baseados nos dados obtidos por Penetra (1998), que efetuou estudos em flotateste no efluente
de um reator anaeróbio de manta de lodo (UASB).
89
4.4.2.2 Diagramas de coagulação – flotação
Encontrados os valores adequados de Gf, Tf e R, na etapa preliminar, foram
construídos os diagramas de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx. De modo
similar à etapa de sedimentação, os diagramas foram construídos na forma de curvas de
mesmo percentual remanescente dos parâmetros: turbidez, DQO e fósforo total, em função do
pH e da concentração de coagulante. Complementarmente, foram construídos diagramas
relativos à condutividade.
De modo semelhante aos diagramas de coagulação obtidos nos ensaios de
sedimentação, para cada dosagem de coagulante investigada foram variados os valores de pH
das amostras. A seguir, depois de varrida a faixa de pH de interesse, as dosagens de cloreto
férrico eram variadas, buscando-se assim as regiões de coagulação que forneciam menores
valores residuais de turbidez, DQO e fósforo.
Esses ensaios foram realizados tanto com amostras coletadas no período matutino
(amostra mais “diluída”) quanto com amostras coletadas no período vespertino (amostra
menos “diluída”). É importante ainda ressaltar que os diagramas de flotação foram obtidos
para duas velocidades de flotação (10 cm/min e 20cm/min).
4.4.3 Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com o licor misto do tanque de
aeração da ETE Jardim das Flores
Os ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com o licor misto do tanque de
aeração da ETE Jardim das Flores foram realizados conforme as etapas enumeradas na Tabela
4.4.
Em virtude do excesso de sólidos no tanque de aeração da ETE Jardim das Flores, cuja
concentração se manteve geralmente superior a 5.000 mg/l durante o período em que foram
coletadas amostras, esses ensaios foram realizados utilizando-se o licor misto diluído com o
efluente final da ETE, segundo o procedimento descrito no item 4.5.1.
90
Tabela 4.4 – Etapas de ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com o licor misto do tanque de aeração da ETE Jardim das Flores
Etapa Parâmetros variados
Parâmetros mantidos fixos
Análises realizadas (“respostas”)
Investigação da dosagem de coagulante
DC e pH1 Gm, Tm, Gf, Tf, Vs
Turbidez, DQO, fósforo e condutividade
Investigação dos parâmetros
de mistura rápida
Gm e Tm DC, pH, Gf, Tf, Vs
Turbidez, DQO, fósforo e condutividade
Ensaios
preliminares
Investigação dos parâmetros de floculação
Gf e Tf DC, pH, Gf, Tf, Vs
Turbidez, DQO, fósforo e condutividade
Diagramas de coagulação pH e DC Gm, Tm, Gf, Tf e Vs
Turbidez, DQO, fósforo e condutividade
Legenda: DC: dosagem de coagulante; Gm: gradiente médio de velocidade na mistura rápida; Tm: tempo de mistura rápida; Gf: gradiente médio de velocidade na floculação; Tf: tempo de floculação; Vs: velocidade de sedimentação. 1 O pH variou apenas em função da adição de cloreto férrico: não houve adição de HCl ou NaOH.
4.4.3.1 Ensaios preliminares
Nos ensaios preliminares de coagulação-floculação-sedimentação com o licor misto
foram investigados inicialmente valores adequados para a dosagem de coagulante e, a seguir,
para os parâmetros de mistura rápida (Gm e Tm) e floculação (Gf e Tf), seguindo
procedimento semelhante ao descrito para os ensaios com o efluente do RALEx (ver item
4.4.1.1).
4.4.3.2 Diagramas de coagulação – sedimentação
Os diagramas de coagulação relativos aos ensaios de coagulação-floculação-
sedimentação do licor misto da ETE Jardim das Flores também foram elaborados de modo
similar ao descrito para os ensaios com o efluente do RALEx (item 4.4.1.2). Entretanto, em
virtude das elevadas eficiências de remoção em relação ao licor misto em praticamente todos
os pontos obtidos, entretanto, os diagramas também foram elaborados em termos de eficiência
com relação ao efluente obtido por simples sedimentação, sem adição de qualquer produto
químico, o qual equivale ao efluente final da ETE. Esse detalhe será comentado na
apresentação dos resultados.
91
4.4.4 Ensaios de coagulação-floculação-flotação com o licor misto do tanque de aeração
da ETE Jardim das Flores
Conforme se observa na Tabela 4.5, os ensaios de coagulação-floculação-flotação com
o licor misto do tanque de aeração da ETE Jardim das Flores consistiram apenas de alguns
ensaios preliminares, descritos abaixo.
Tabela 4.5 – Etapas de ensaios de coagulação-floculação-flotação com o licor misto do tanque de aeração da ETE Jardim das Flores
Etapa Parâmetros variados
Parâmetros mantidos fixos
Análises realizadas (“respostas”)
Investigação da dosagem de coagulante
DC e pH1 Gm, Tm, Gf, Tf, R, Psat e Vf
Turbidez, DQO, fósforo e condutividade Ensaios
preliminares Investigação da quantidade de ar fornecida
R DC, pH, Gm,
Tm, Gf, Tf, Psat e Vf
Turbidez, DQO, fósforo e condutividade
Legenda: DC: dosagem de coagulante; Gm: gradiente médio de velocidade na mistura rápida; Tm: tempo de mistura rápida; Gf: gradiente médio de velocidade na floculação; Tf: tempo de floculação; Vf: velocidade de flotação; Psat: pressão de saturação; R: razão de recirculação. 1 O pH variou apenas em função da adição de cloreto férrico: não houve adição de HCl ou NaOH.
4.4.4.1 Ensaios preliminares
Nos ensaios preliminares de flotação com o licor misto foram investigadas apenas
algumas dosagens de cloreto férrico (DC) e alguns valores de razão de recirculação, sendo
que os parâmetros mantidos fixos foram adotados com base em valores utilizados por Moretti
(2000). Os resultados obtidos nesses ensaios, entretanto, demonstraram que o emprego de
cloreto férrico “isoladamente” não possibilitava condições adequadas para flotação do licor
misto (ver discussão no item “Resultados e discussão”). Moretti (2005), contudo, obteve bons
resultados com o uso conjunto de cloreto férrico e polieletrólitos.
Em virtude dos “maus” resultados observados nos ensaios preliminares, não foram
realizados ensaios para obtenção de diagramas de coagulação para a flotação do licor misto.
92
4.4.5 Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente da ETE Jardim das
Flores
Os ensaios em jar test (coagulação-floculação-sedimentação) com o efluente da ETE
Jardim das Flores foram realizados conforme as etapas discriminadas na Tabela 4.6.
Tabela 4.6 – Etapas de ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente da ETE Jardim das Flores
Etapa Parâmetros variados
Parâmetros mantidos fixos
Análises realizadas (“respostas”)
Investigação da dosagem de coagulante
DC e pH1
Gm, Tm, Gf, Tf, Vs e
Horário da coleta
Turbidez, DQO, fósforo e condutividade
Investigação dos parâmetros
de mistura rápida
Gm e Tm DC, pH, Gf, Tf, Vs e Horário da
coleta
Turbidez, DQO, fósforo e condutividade
Ensaios
preliminares
Investigação dos parâmetros de floculação
Gf e Tf
DC, pH, Gm, Tm, Vs e
Horário da coleta
Turbidez, DQO, fósforo e condutividade
Legenda: DC: dosagem de coagulante; Gm: gradiente médio de velocidade na mistura rápida; Tm: tempo de mistura rápida; Gf: gradiente médio de velocidade na floculação; Tf: tempo de floculação; Vs: velocidade de sedimentação. 1 O pH variou apenas em função da adição de cloreto férrico: não houve adição de HCl ou NaOH.
4.4.5.1 Ensaios preliminares
Conforme se observa na Tabela 4.6, nos ensaios preliminares de coagulação-
floculação-sedimentação com o efluente da ETE Jardim das Flores foram investigadas
algumas dosagens de cloreto férrico (DC) e alguns valores dos parâmetros de mistura rápida e
floculação. Contudo, de modo semelhante ao observado nos ensaios de coagulação-
floculação-flotação do licor misto da ETE Jardim das Flores, não foram obtidos bons
resultados nesses ensaios (ver discussão no item “Resultados e discussão”). Logo, os ensaios
para construção dos diagramas de coagulação desse efluente não foram realizados.
93
4.4.6 Ensaios de coagulação-floculação-flotação com o efluente da ETE Jardim das
Flores
Os procedimentos empregados nos ensaios de flotação com o efluente da ETE Jardim
das flores foram realizados conforme as etapas descritas na Tabela 4.7.
Tabela 4.7 – Etapas de ensaios de coagulação-floculação-flotação com o licor misto do tanque de aeração da ETE Jardim das Flores
Etapa Parâmetros variados
Parâmetros mantidos fixos
Análises realizadas (“respostas”)
Investigação da dosagem de coagulante
DC e pH1 e Vf Gm, Tm, Gf, Tf, Psat e R
Turbidez, cor aparente, DQO, fósforo e condutividade
Investigação dos parâmetros de floculação
Gf, Tf e Vf DC, pH, Gm, Tm, Psat e R
Turbidez, cor aparente, DQO, fósforo e condutividade
Ensaios
preliminares
Investigação da quantidade de ar fornecida
R e Vf DC, pH, Gm, Tm, Gf, Psat e
Tf
Turbidez, cor aparente, DQO, fósforo e condutividade
Diagramas de coagulação pH, DC e Vf Gm, Tm, Gf, Tf, Psat e R
Turbidez, cor aparente, DQO, fósforo e condutividade
Legenda: DC: dosagem de coagulante; Gm: gradiente médio de velocidade na mistura rápida; Tm: tempo de mistura rápida; Gf: gradiente médio de velocidade na floculação; Tf: tempo de floculação; Vf: velocidade de flotação; Psat: pressão de saturação; R: razão de recirculação. 1 O pH variou apenas em função da adição de cloreto férrico: não houve adição de HCl ou NaOH.
4.4.6.1 Ensaios preliminares
De acordo com as etapas enumeradas na Tabela 4.7, nos ensaios preliminares de
coagulação-floculação-flotação com o efluente da ETE Jardim das Flores foram investigados
inicialmente valores adequados para a dosagem de coagulante e, a seguir, para os parâmetros
de floculação (Gf e Tf) e para a razão de recirculação (R). Além disso, em todas essas sub-
etapas, as amostras foram coletadas para duas velocidades de flotação.
4.4.6.2 Diagramas de coagulação – flotação
Depois de concluídos os ensaios preliminares, foram realizados ensaios para
elaboração dos diagramas de coagulação do efluente da ETE Jardim das Flores. Os
procedimentos adotados nesses ensaios foram similares àqueles empregados nos ensaios para
94
construção dos diagramas de flotação com o efluente do RALEx, descritos no item 4.4.2.2.
Contudo, em virtude da pequena variabilidade na qualidade do efluente da ETE Jardim das
Flores ao longo do dia, foram elaborados diagramas de coagulação desses efluente apenas
para amostra coletada no período da manhã.
4.5 Procedimentos para realização dos ensaios de coagulação-floculação
Neste item são descritos inicialmente os procedimentos adotados na coleta, transporte
e conservação das amostras para os ensaios de coagulação-floculação (item 4.5.1). A seguir
são descritos os procedimentos empregados na realização dos ensaios de coagulação-
floculação-sedimentação e coagulação-floculação-flotação com as unidades de bancada jar
test e flotateste, respectivamente (itens 4.5.2 e 4.5.3). Por fim, no item 4.5.4, são enumerados
os produtos químicos utilizados nos ensaios.
Nesses ensaios, todos os procedimentos analíticos utilizados na análise das amostras
coletadas obedeceram aos métodos descritos no Standard Methods for the Examination of
Water and Wastewater (APHA/AWWA/WEF, 1998).
4.5.1 Coleta, transporte e conservação das amostras em ensaios de coagulação-floculação
As características físico-químicas do esgoto bruto e do esgoto tratado podiam variar ao
longo das 24 horas do dia, de um dia da semana para outro e de uma época do ano para outra.
Essas variações, conforme se observa nos resultados dos perfis 24 horas realizados nas
unidades experimentais, são muito mais intensas no esgoto bruto do que nos efluentes dos
reatores biológicos. Contudo, para minimizar ainda mais o efeito dessas variações e obter
certa reprodutibilidade nas características dos efluentes estudados, foi adotado um
procedimento padrão para coleta e armazenamento das amostras utilizadas nos ensaios de
coagulação-floculação.
De acordo com esse procedimento, as coletas de amostras do efluente do RALEx e do
efluente da ETE Jardim das Flores foram realizadas sempre nos mesmos horários, sempre em
dias de semana entre terça e sexta-feira –– desde que não fosse feriado no dia ou na véspera
da coleta –– e que não houvesse chovido nas 24 horas anteriores à coleta. No RALEx, as
amostras do efluente foram coletadas entre 8h e 8h30min da manhã, quando se desejava
95
coletar uma amostra menos concentrada, e entre 12h e 13h quando se desejava uma amostra
mais concentrada desse efluente. Na ETE Jardim das Flores, as amostras do efluente final
foram coletadas um pouco mais cedo, até às 8h da manhã, porque era preciso transportá-las
para o LATAR, em São Carlos – SP, o que demorava cerca de uma hora.
As características físico-químicas do licor misto do tanque de aeração da ETE,
principalmente o teor de sólidos suspensos, dependiam não tanto da variabilidade nas
características do esgoto bruto, mas principalmente das condições operacionais adotadas na
ETE. Em virtude disso, não houve muito rigor em relação ao horário de coleta nesse caso,
entretanto, por conveniência logística, na maioria dos casos as amostras do licor misto foram
coletadas pela manhã (até 8h30min). Entretanto, conforme mencionado anteriormente, houve
certos períodos em que as concentrações de SST no licor misto do tanque de aeração da ETE
Jardim das Flores estiveram demasiadamente elevadas (acima de 5000 mg/L), devido à
inexistência de equipamento para desaguamento de lodo na ETE, o que impossibilitava o
descarte de lodo. Nessas ocasiões, o licor misto foi diluído com o efluente final até que
fossem obtidas concentrações de SST na mesma ordem de grandeza dos valores estipulados
no projeto (1300 mg/L, segundo Campos, 2005). Em virtude da demora na obtenção dos
resultados de SST e da necessidade de efetuar a diluição durante a coleta de amostras, o ajuste
da concentração de sólidos na mistura “licor misto-efluente” foi feito com base na leitura de
turbidez, sendo que a concentração aproximada de SST era obtida indiretamente a partir de
uma curva de correlação entre turbidez e concentração de SST obtida por Moretti (2005).
Durante a coleta das amostras era feita a mediação da temperatura da mesma. A
seguir, tão logo coletadas as amostras eram levadas para o Laboratório de Tratamento
Avançado e Reúso de Águas (LATAR), após o que os ensaios eram imediatamente iniciados.
Os procedimentos adotados durante a realização dos ensaios de coagulação-floculação nas
unidades de bancada são descritos a seguir.
4.5.2 Procedimentos para realização dos ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
em unidade de jar test
O procedimento experimental para os ensaios de coagulação-floculação-sedimentação,
realizados em equipamento jar test, foi baseado em Guimarães (1987), Mendes (1989) e Di
Bernardo et al. (2002), conforme descrito a seguir:
96
a) homogeneizava-se a “amostra bruta” e colocavam-se porções da mesma nos reatores
(jarros) do jar test, enchendo-os simultaneamente, para assegurar a homogeneidade das
amostras em todos os jarros, até a obtenção de 2 litros por jarro;
OBS: A “amostra bruta” podia ser o efluente do RALEx, o licor misto ou o efluente final da ETE Jardim das Flores. b) coletava-se cerca de 100 mL da amostra bruta para medição de turbidez e cor aparente
(alguns ensaios), após o que essa amostra era acidificada até pH menor que 2 (com ácido
sulfúrico concentrado P.A.) e armazenada em geladeira para posterior determinação de DQO
e fósforo;
c) colocavam-se os volumes de solução-mãe de cloreto férrico (concentração da solução-mãe:
20 g/L de FeCl3.6H2O), correspondentes às dosagens de produtos químicos, nos recipientes
apropriados do jar test (cubetas de suporte frontal);
d) acionava-se o equipamento de agitação ajustando a rotação para cerca de 40 rpm (agitação
lenta) e determinavam-se, diretamente das amostras nos jarros, os valores de temperatura, pH
e condutividade da amostra bruta;
OBS: A temperatura não foi controlada (i.e., as amostras não foram aquecidas ou resfriadas) no decorrer dos ensaios de coagulação-floculação, entretanto, em todos os ensaios apresentou apenas pequena variação. e) nos ensaios em que foi variado o pH, ajustava-se a rotação para cerca de 100 rpm (agitação
um pouco mais intensa) e adicionavam-se os volumes de ácido ou base correspondentes à
dosagem pré-estabelecida;
OBS: Foram utilizadas soluções de NaOH 5,0 % (m/v) ou HCl 3,7 % (m/v) para ajuste do pH. f) após algum tempo de contato, abaixava-se novamente a rotação para cerca de 40 rpm e
fazia-se nova leitura, diretamente das amostras nos jarros, dos valores de temperatura, pH e
condutividade da amostra com pH ajustado (apenas nos ensaios com variação do pH);
g) a seguir, ajustava-se a rotação no jar test para o valor correspondente ao gradiente de
velocidade médio na mistura rápida (Gm), adicionava-se a cada jarro o volume
preestabelecido de coagulante contido nas cubetas de suporte frontal e disparava-se o
cronômetro;
i) depois de decorrido o tempo de mistura rápida (Tm), reduzia-se a rotação do equipamento
para o valor correspondente ao gradiente de velocidade médio na floculação (Gf);
j) durante a floculação eram feitas novas leituras de pH e condutividade nas amostras contidas
em cada um dos jarros;
97
OBS: Em uma das séries de ensaios para construção de diagramas de coagulação do efluente do RALEx, logo após o término da mistura rápida coletava-se uma pequena amostra coagulada para análise do sentido da velocidade de eletroforese. k) após o tempo de floculação (Tf), desligava-se o equipamento ou, se o tempo de floculação
variasse de um jarro para outro, suspendia-se a paleta do jarro cujo tempo de floculação fosse
atingido;
l) coletavam-se as amostras decantadas após tempo conveniente, de acordo com a(s)
velocidade(s) de sedimentação desejada(s).
OBS: Como o ponto de coleta de amostra no jar test utilizado situava-se 7 cm abaixo da superfície do líquido, quando a velocidade de sedimentação (Vs) desejada era, por exemplo, de 1,4 cm/min, o tempo de sedimentação (Ts) era de 5 min após o desligamento do agitador. Contudo, como a coleta da amostra do efluente final (aproximadamente 50 mL) durava cerca de 20 s, a coleta iniciava-se 10 s antes e prolongava-se 10 s além do valor de Ts. Além disso, cerca de 2 s antes do início da coleta do efluente final, descartava-se um pequeno volume do mesmo, para que a amostra coletada não sofresse influência do esgoto acumulado na mangueira de coleta. m) após a coleta, eram feitas determinações de turbidez e cor aparente (alguns ensaios) nas
amostras coletadas e, a seguir, as mesmas eram acidificadas até pH menor que 2 (com ácido
sulfúrico concentrado P.A.) e armazenadas em geladeira para posterior determinação de DQO
e fósforo.
4.5.3 Procedimentos para ensaios de coagulação-floculação-flotação em unidade de
flotateste
Os ensaios de coagulação-floculação-flotação, com utilização do flotateste, foram
adaptados dos procedimentos descritos por Reali (1991), Penetra (1998), Di Bernardo et al.
(2002) e Moretti (2005), conforme discriminado a seguir:
Etapa 1: saturação da água
a) enchia-se a câmara de saturação com água de abastecimento até cerca de 6 litros;
b) abria-se o registro para entrada de ar comprimido (item 8 da Figura 4.7 – página 81) pela
parte inferior da câmara de saturação e regulava-se o registro de controle de saída (item 6 da
Figura 4.7) de ar para que a pressão no interior da câmara permanecesse levemente superior a
450 kPa durante o período de saturação;
c) saturava-se a água nas condições descritas por 15 minutos;
98
d) fechava-se simultaneamente o registro de controle de saída e de injeção de ar da câmara de
saturação (itens 6 e 8 da Figura 4.7) e abria-se a válvula reguladora de pressão (item 7 da
Figura 4.7), a qual tinha a função de manter a pressão em 450 ± 10 kPa no interior da câmara
durante a injeção de água saturada nas colunas de flotação; após isso, iniciava-se o ensaio de
flotação.
Etapa 2: ensaio de flotação
OBS: conforme descrito anteriormente, a mistura rápida era feita no equipamento jar test, após o que as amostras “coaguladas” eram despejadas nas colunas de flotação do flotateste. e) homogeneizava-se a “amostra bruta” e colocavam-se porções da mesma nos reatores
(jarros) do jar test, enchendo-os simultaneamente, para assegurar a homogeneidade das
amostras nos jarros (eram usados 4 jarros), até a obtenção de 2 litros por jarro;
OBS: A “amostra bruta” podia ser o efluente do RALEx, o licor misto ou o efluente final da ETE Jardim das Flores. f) coletava-se cerca de 100 mL da amostra bruta para medição de turbidez e cor aparente
(alguns ensaios), após o que essa amostra era acidificada até pH menor que 2 (com ácido
sulfúrico concentrado P.A.) e armazenada em geladeira para posterior determinação de DQO
e fósforo;
g) colocavam-se os volumes de solução-mãe de cloreto férrico (concentração: 20 g/L de
FeCl3.6H2O), correspondentes às dosagens de produtos químicos, nos recipientes apropriados
do jar test (cubetas de suporte frontal);
h) acionava-se o equipamento de agitação ajustando a rotação para cerca de 40 rpm (agitação
lenta) e determinavam-se, diretamente das amostras nos jarros, os valores de temperatura, pH
e condutividade da amostra bruta;
OBS: A temperatura não foi controlada (i.e., as amostras não foram aquecidas ou resfriadas) no decorrer dos ensaios de coagulação-floculação, entretanto, em todos os ensaios apresentou apenas pequena variação. i) nos ensaios em que foi variado o pH, ajustava-se a rotação para cerca de 100 rpm (agitação
um pouco mais intensa) e adicionavam-se os volumes de ácido ou base correspondentes à
dosagem pré-estabelecida;
OBS: Foram utilizadas soluções de NaOH 5,0 % (m/m) ou HCl 3,7 % (m/m) para ajuste do pH. j) após algum tempo de contato, abaixava-se novamente a rotação para cerca de 40 rpm e
fazia-se nova leitura, diretamente das amostras nos jarros, dos valores de temperatura, pH e
condutividade da amostra com pH ajustado (apenas nos ensaios com variação do pH);
99
k) a seguir, ajustava-se a rotação no jar test para o valor correspondente ao gradiente de
velocidade médio na mistura rápida (Gm), adicionava-se a cada jarro o volume
preestabelecido de coagulante contido nas cubetas de suporte frontal e disparava-se o
cronômetro;
l) decorrido o tempo de mistura rápida, desligava-se a agitação do jar test e despejava-se cada
amostra “coagulada” nas colunas de flotação e ajustava-se a rotação das paletas para a etapa
de floculação.
A amostra “coagulada” era despejada até se atingir um nível inicial (n1), previamente marcado na coluna do flotateste. Esse nível dependia de qual o volume necessário para injeção de água saturada, ou seja, da razão de recirculação (R) empregada no ensaio, que determinava o nível final após injeção da água saturada (n2). m) após concluída a floculação, desligavam-se os agitadores, retiravam-se as paletas de
agitação e abriam-se, cautelosamente, os registros de agulha (item 5 da Figura 4.7) que
permitiam a entrada de água saturada em cada coluna de flotação, até se atingir o nível final
(n2), quando se começava a marcar o tempo de flotação;
n) depois de atingidos os tempos de flotação desejados (equivalentes às velocidades de
flotação previamente estabelecidas), coletavam-se amostras de cerca de 50 mL;
OBS: Como o ponto de coleta de amostra no flotateste utilizado situava-se 30 cm acima do ponto de liberação da água saturada, quando a velocidade de flotação (Vf) desejada era, por exemplo, de 10 cm/min, o tempo de flotação (Tflot) era de 3 min. Contudo, como a coleta da amostra do efluente final (aproximadamente 50 mL) durava cerca de 20 s, a coleta iniciava-se 10 s antes e prolongava-se 10 s além do valor de Tflot. Além disso, cerca de 2 s antes do início da coleta do efluente final, descartava-se um pequeno volume do mesmo, para que a amostra coletada não sofresse influência do esgoto acumulado na mangueira de coleta. o) após a coleta, eram feitas determinações de turbidez e cor aparente (alguns ensaios) nas
amostras coletadas e, a seguir, as mesmas eram acidificadas até pH menor que 2 (com ácido
sulfúrico concentrado P.A.) e armazenadas em geladeira para posterior determinação de DQO
e fósforo.
4.5.4 Produtos químicos empregados
Durante os ensaios de coagulação/precipitação foram empregados os produtos
químicos listados abaixo:
• Cloreto férrico hexahidratado P.A. (FeCl3.6H2O) em pó, marca Synth.
• Ácido clorídrico P.A. –– 37%, marca Mallinckrodt.
• Hidróxido de sódio P.A. em escamas, marca Synth.
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 Considerações iniciais
Nos itens a seguir, são apresentados inicialmente os resultados referentes aos perfis 24
horas realizados no Reator Anaeróbio de Leito Expandido (RALEx), instalado na ETE
Experimental situada dentro do campus I da USP - São Carlos (SP), e nas unidades da ETE
Jardim das Flores, localizada em Rio Claro-SP. Posteriormente, são apresentados e discutidos
os resultados obtidos nos ensaios de coagulação/precipitação com o efluente do RALEx, com
o licor misto do tanque de aeração e com o efluente final da ETE Jardim das Flores.
5.2 Perfil 24 horas do reator anaeróbio de leito expandido - RALEx
No intuito de verificar as condições de operação e as eficiências de remoção de
contaminantes no RALEx em um dia típico, foram realizadas campanhas de monitoramento
ao longo de 24 horas. Nessas campanhas foram monitoradas as características físico-químicas
do afluente e do efluente desse reator, em amostras coletadas a cada duas horas. Embora
tenham sido realizadas três campanhas, apenas uma delas foi considerada representativa do
funcionamento do sistema de tratamento, já que nas demais o RALEx apresentou alguns
problemas operacionais. A seguir, são apresentados e discutidos os dados obtidos na
campanha (perfil 24 horas) realizada no dia 23 de outubro de 2002, a qual foi considerada a
mais representativa do funcionamento do RALEx. Participaram dessa campanha, os pós-
graduandos do PPGSHS-EESC: Marcelo Eustáquio de Carvalho, Gustavo Silva do Prado,
Cristiano Luchesi Niciura e o autor do presente trabalho. Os dados obtidos nessa campanha
estão reunidos no “Anexo A” e são comentados a seguir.
Na Tabela 5.1, é apresentado o resumo estatístico dos dados obtidos nesse perfil, assim
como as eficiências médias de remoção de alguns dos parâmetros analisados. Da Figura 5.1 à
Figura 5.8 são mostrados gráficos nos quais se observa o "comportamento" ao longo de 24
horas de alguns dos parâmetros analisados.
101
Tabela 5.1 - Resumo estatístico dos dados obtidos no perfil 24 horas do reator anaeróbio de leito expandido realizado em 23 de outubro de 2002
Nº d
eA
mos
tras
Méd
ia
Des
vio
Padr
ão
Val
orM
ínim
o
Val
orM
áxim
o
Nº d
eA
mos
tras
Méd
ia
Des
vio
Padr
ão
Val
orM
ínim
o
Val
orM
áxim
o
Temperatura (ºC) 5 27,3 1,2 25,0 28,0 5 27,4 2,1 25,0 30,0 -pH 13 6,97 0,43 6,37 7,67 13 6,86 0,23 6,47 7,19 -Alc. Parcial (mg CaCO3/l) 13 84 28 36 125 13 116 15 89 143 -Alc. Total (mg CaCO3/l) 13 141 49 83 287 13 170 17 138 193 -Alc. Bicarbonato (mg CaCO3/l) 13 115 51 35 254 13 154 16 125 175 -Ácidos Voláteis (mg Hac/l) 13 38 23 9 92 13 22 7 11 34 -DQOt (mg/l) 13 535 289 86 808 13 273 89 102 374 49%DQOf (mg/l) 13 235 140 22 450 13 125 49 44 193 47%Turbidez (uT) 13 249 143 36 426 13 129 42 57 192 48%Condutividade (µS/cm a 25ºC) 13 548 161 284 929 13 580 59 445 616 -Fósforo Total (mg P/l) 13 5,06 2,01 1,78 8,72 13 4,90 0,90 3,09 5,88 3%ST (mg/l) 13 547 216 190 822 13 376 111 202 582 31% STF (mg/l) 13 192 74 89 300 13 170 46 98 237 - STV (mg/l) 13 355 146 95 522 13 206 86 31 345 -SST(mg/l) 13 224 108 55 425 13 111 26 65 158 - SSF (mg/l) 13 31 17 7 61 13 16 7 - 26 - SSV (mg/l) 13 193 92 48 368 13 95 23 56 132 -SDT (mg/l) 13 302 124 90 460 13 257 91 108 449 - SDF (mg/l) 13 154 58 76 245 13 149 43 86 214 - SDV (mg/l) 13 148 76 6 238 13 111 68 - 235 -
Parâmetro
Afluente Efluente
Efic
iênc
ia M
édia
de R
emoç
ão (%
)
Parâmetros de controle da metanogênese
O perfil 24 horas foi realizado durante o outono, de maneira que as temperaturas
médias no afluente e no efluente foram relativamente elevadas (em média, 27,3ºC e 27,4ºC,
respectivamente), o que favorece a metanogênese. Observa-se, na Tabela 5.1, que foram
obtidos apenas cinco valores de temperatura. Isto ocorreu porque as amostras foram coletadas
com o uso de coletores automáticos e só foram realizadas medições de temperatura nas
amostras coletadas nos horários de recolhimento das amostras.
A estabilidade operacional do RALEx pôde ser verificada por meio da análise dos
valores de pH e alcalinidade a bicarbonato do efluente. Como se observa na Tabela 5.1 e na
Figura 5.1, o pH no efluente do reator manteve-se sempre em uma faixa de valores próximos
ao neutro (6,86 ± 0,23)13, portanto adequada para a metanogênese.
13 Média ± Desvio padrão. OBS: O valor médio do pH não tem significado físico. Por exemplo, o pH da mistura de duas amostras com diferentes valores de pH não necessariamente é igual à média dos pH dessas amostras – como também ocorre com turbidez, cor aparente e outros parâmetros. No presente texto, portanto, a média do pH e de outros parâmetros tem significado apenas estatístico, indicando a “tendência central” de uma série de amostras.
102
-1,002,003,004,005,006,007,008,009,00
23/10/200206:00
23/10/200210:00
23/10/200214:00
23/10/200218:00
23/10/200222:00
24/10/200202:00
24/10/200206:00
Data/Horário
pH
AfluenteEfluente
Figura 5.1 - Valores de pH no afluente e no efluente do RALEx ao longo de 24 horas
0
50
100
150
200
250
300
23/10/200206:00
23/10/200210:00
23/10/200214:00
23/10/200218:00
23/10/200222:00
24/10/200202:00
24/10/200206:00
Data/Horário
Alc
al. a
Bic
arbo
nato
(mg
CaCO
3/l)
Afluente
Efluente
Figura 5.2 - Valores de alcalinidade a bicarbonato no afluente e no efluente do RALEx ao
longo de 24 horas
-
100
200
300
400
500
600
700
800
900
23/10/0206:00
23/10/0210:00
23/10/0214:00
23/10/0218:00
23/10/0222:00
24/10/0202:00
24/10/0206:00
Data/Horário
DQ
O (m
g/l)
AfluenteEfluenteAfluente FiltradoEfluente Filtrado
Figura 5.3 - Valores de DQOt e DQOf no afluente e no efluente do RALEx ao longo de 24
horas
103
-50
100150200250300350400450
23/10/200206:00
23/10/200210:00
23/10/200214:00
23/10/200218:00
23/10/200222:00
24/10/200202:00
24/10/200206:00
Data/Horário
Turb
idez
(NTU
)AfluenteEfluente
Figura 5.4 - Valores de turbidez no afluente e no efluente do RALEx ao longo de 24 horas
-100200300400500600700800900
1.000
23/10/200206:00
23/10/200210:00
23/10/200214:00
23/10/200218:00
23/10/200222:00
24/10/200202:00
24/10/200206:00
Data/Horário
Con
dutiv
idad
e (u
S/cm
)
AfluenteEfluente
Figura 5.5 - Condutividade no afluente e no efluente do RALEx ao longo de 24 horas
-1,02,03,04,05,06,07,08,09,0
10,0
23/10/0206:00
23/10/0210:00
23/10/0214:00
23/10/0218:00
23/10/0222:00
24/10/0202:00
24/10/0206:00
Data/Horário
Con
cent
raçã
o de
Fós
foro
(mg
P/l) Afluente
Efluente
Figura 5.6 - Concentração de fósforo no afluente e no efluente do RALEx ao longo de 24
horas
104
-
100
200
300
400
500
600
700
800
900
23/10/0206:00
23/10/0210:00
23/10/0214:00
23/10/0218:00
23/10/0222:00
24/10/0202:00
24/10/0206:00
Data/Horário
Con
cent
raçã
o de
Sól
idos
(mg/
l)Afluente ST
Afluente STF
Afluente STV
Efluente ST
Efluente STF
Efluente STV
Figura 5.7 - Concentração de Sólidos Totais no afluente e no efluente do RALEx ao longo de
24 horas
-
50
100
150
200
250
300
350
400
450
23/10/0206:00
23/10/0210:00
23/10/0214:00
23/10/0218:00
23/10/0222:00
24/10/0202:00
24/10/0206:00
Data/Horário
Con
cent
raçã
o de
Sól
idos
(mg/
l)
Afluente SST
Afluente SSF
Afluente SSV
Efluente SST
Efluente SSF
Efluente SSV
Figura 5.8 - Concentração de Sólidos Suspensos no afluente e no efluente do RALEx ao longo
de 24 horas
A concentração média de alcalinidade a bicarbonato no efluente foi de 154 mg
CaCO3/L, superior aos 115 mg CaCO3/L médios do afluente, conforme se verifica na Tabela
5.1, indicando ter havido produção de alcalinidade e estabilidade no processo de digestão
anaeróbia.
Parâmetros de eficiência do reator anaeróbio de leito expandido
Na Figura 5.3 são apresentados os valores de DQO no afluente e no efluente do
RALEx, para amostras brutas (não filtradas) e filtradas (membrana com abertura de poro de
1,0 µm). O valor médio ao longo de 24 horas foi de 535 mg/l para DQO do afluente e 273
mg/l para DQO do efluente, resultando em eficiência média de remoção de 49%, valor que
105
pode considerado relativamente baixo, uma vez que em pesquisas anteriores esse mesmo
reator já chegou a apresentar eficiências de remoção de DQO próximas a 70% (PEREIRA,
2000; MENDONÇA, 1998; SANTOS, 2001). As causas para esta perda de eficiência do
reator possivelmente se devem à redução da quantidade de carvão ativado granular no interior
do RALEx, no intervalo entre as referidas pesquisas e a aqui apresentada e, em parte, ao
desprendimento de sólidos da região de acumulação de escuma, localizada na parte superior
do reator, na data da realização do perfil.
Observa-se ainda na Figura 5.3, que os valores de DQO no efluente do RALEx
apresentaram variação relativamente grande, atingindo valores mínimos e máximos de,
respectivamente, 102 mg/L (às 6h) e 374 mg/L (às 18h). Por essa razão, foram realizados
alguns ensaios (diagramas de coagulação) com amostras coletadas à tarde, quando o efluente
continha maior concentração para diversos constituintes, conforme se discute nos itens 5.4.4 e
5.4.8.
Na Figura 5.4, são apresentados os valores de turbidez obtidos no perfil. A turbidez
efluente apresentou valor mínimo de 57 NTU, às 6h, e máximo de 192 NTU, às 18 h, horário
no qual o efluente do RALEx também apresentou valores máximos de DQO, tanto na amostra
bruta quanto na filtrada. Às 8 h da manhã, horário em que foram realizadas as coletas para a
maioria dos ensaios de coagulação/precipitação, a turbidez no efluente foi de 96 NTU.
A análise de condutividade, cujos valores são apresentados na Figura 5.5, foi realizada
no intuito de verificar indiretamente as variações ocorridas, no decorrer do dia, na força iônica
do efluente do reator. Assim, a condutividade no efluente do reator variou entre 445 µS/cm a
25ºC e 616 µS/cm a 25ºC, apresentando variação relativamente pequena ao longo do dia.
De acordo com os dados apresentados na Tabela 5.1, as concentrações médias de
fósforo no afluente e no efluente do reator anaeróbio de leito expandido foram de,
respectivamente, 5,06 mg P/l e 4,90 mg P/l, ratificando o fato de ocorrer pequena remoção de
fósforo em reatores anaeróbios. Na Figura 5.6, são apresentados os valores de concentração
de fósforo no afluente e no efluente do RALEx ao longo do dia, na qual se observa que as
concentrações máximas ocorrem entre meio-dia e 14h.
Na Figura 5.7 e na Figura 5.8 são apresentados os gráficos referentes, respectivamente,
às parcelas componentes dos Sólidos Totais (STF e STV) e dos Sólidos Suspensos (SSF e
SSV) no afluente e no efluente do reator. De acordo com o apresentado na Tabela 5.1, a
remoção média de Sólidos Totais foi de 31%. Verifica-se na Figura 5.7 e na Tabela 5.1 que a
concentração de sólidos totais (ST) no efluente do RALEx variou consideravelmente durante
106
o dia (concentração mínima de 202 mg/L e máxima de 582 mg/L), com valor médio de 376
mg/L.
É interessante observar ainda que, em praticamente todos os gráficos apresentados,
ocorre muito menor variação nos valores dos parâmetros analisados no efluente do RALEx do
que no esgoto bruto. Esse fato ratifica a opção pela dosagem de coagulantes no efluente de
reatores biológicos, em vez de no esgoto bruto, já que a menor variabilidade na qualidade do
efluente possibilita melhor controle na dosagem de produtos químicos.
5.3 Perfil 24 horas das unidades da ETE Jardim das Flores
No intuito de verificar as condições de operação, as eficiências de remoção de
contaminantes e as características físico-químicas do afluente e dos efluentes das unidades da
ETE Jardim das Flores, nos dias 29 e 30 de abril de 2003 realizou-se uma campanha (perfil)
ao longo de 24 horas, com coleta de amostras a cada 2 horas. Dessa campanha, participaram
os pós-graduandos do PPGSHS-EESC: Renata Cristina Moretti, Marcelo Eustáquio de
Carvalho, Carlos Magno de Sousa Vidal e Gustavo Silva do Prado, além do autor da presente
pesquisa. Os dados obtidos nessa campanha estão reunidos no “Anexo A” e são comentados a
seguir.
Na Tabela 5.2 é apresentado o resumo estatístico dos dados obtidos nesse perfil, assim
como as eficiências médias de remoção de alguns dos parâmetros, tanto para o reator
anaeróbio (UASB) quanto para a ETE como um todo. Da Figura 5.9 à Figura 5.16 são
apresentados os gráficos obtidos nessa campanha, nos quais se verifica o comportamento das
unidades do sistema de tratamento ao longo de 24 horas, para os parâmetros analisados.
Tanto na Tabela 5.2 quanto nos gráficos da Figura 5.9 à Figura 5.16, são utilizadas as
seguintes abreviações: EB – esgoto bruto, o qual equivale ao afluente da ETE Jardim das
Flores; EU – efluente do reator UASB; ELA – efluente do reator aerado (tanque de aeração)
do sistema de lodo ativado, equivalente ao licor misto, coletado pouco antes da comporta de
entrada do decantador secundário; e ED – efluente do decantador secundário, ou seja, o
efluente final da ETE.
107
Tabela 5.2 - Resumo estatístico dos dados do perfil 24 horas da ETE Jardim das Flores (Rio
Claro-SP)
Nº d
eA
mos
tras
Méd
ia
Des
vio
Padr
ão
Val
orM
ínim
o
Val
orM
áxim
o
Nº d
eA
mos
tras
Méd
ia
Des
vio
Padr
ão
Val
orM
ínim
o
Val
orM
áxim
o
Efic
iênc
iam
édia
(%)
UASBpH 12 7 0,5 6,77 8,35 12 7 0,1 7,06 7,30 -DQOt (mg/l) 12 514 217 234 918 12 126 35 96 237 75%DQOf (mg/l) 12 207 59 104 289 12 73 9 62 96 64%Turbidez (uT) 12 258 109 88 380 12 60 15 35 88 77%Fósforo Tot. (mg P/l) 12 6,49 1,82 3,70 10,2 12 6,13 0,24 5,74 6,63 6%Fósforo Filt. (mg P/l) 12 3,89 1,36 2,05 7,06 12 6,05 0,29 5,61 6,63 -56%SST(mg/l) 12 224 74 91 319 12 29 5 21 37 87% SSF (mg/l) 12 33 14 5 55 12 5 1 3 7 86% SSV (mg/l) 12 192 61 86 264 12 25 4 18 33 87%Sól. Sedim. (ml/l) - - - - - - - - - - -
ETEpH - - - - - 12 7 0,0 7,16 7,29 -DQOt (mg/l) - - - - - 12 78 11 60 104 85%DQOf (mg/l) 12 45 17 27 95 - - - - - -Turbidez (uT) - - - - - 12 16 6 2 23 94%Fósforo Tot. (mg P/l) - - - - - 12 5,69 0,25 5,30 6,05 12%Fósforo Filt. (mg P/l) 12 4,74 0,24 4,39 5,23 - - - - - -SST(mg/l) 12 722 316 122 1.174 12 24 7 15 36 89% SSF (mg/l) 12 233 106 35 394 12 6 2 3 9 83% SSV (mg/l) 12 489 211 87 780 12 18 5 12 27 90%Sól. Sedim. (ml/l) 12 34 19 1 56 - - - - - -- Determinações não realizadas
Efluente reator lodo ativado - ELA Efluente decantador (final) - ED
Parâmetro
Esgoto bruto - EB Efluente do UASB - EU
Na Figura 5.9, são apresentados os valores de pH no esgoto bruto, no efluente do
reator UASB e no efluente final da ETE. Os picos (máximos) de valores de pH do esgoto
bruto observados nessa figura ocorrem possivelmente em conseqüência da adição de cal feita
pelos operadores da estação no esgoto bruto, operação esta realizada para reduzir a liberação
de maus odores no reator anaeróbio (UASB). Ainda em relação à Figura 5.9, a estabilidade
nos valores de pH dos efluentes do reator UASB e do decantador secundário são uma
indicação da estabilidade dos reatores biológicos da ETE no período em que se realizou o
perfil.
De acordo com os gráficos apresentados na Figura 5.10 e na Figura 5.11, e com os
dados apresentados na Tabela 5.2, verifica-se que o reator UASB e a ETE como um todo
eram bastante eficientes na remoção de DQO, principalmente da fração particulada. No dia
em que se realizou o perfil, a eficiência média de remoção de DQO na ETE foi de 85%.
108
6,00
6,50
7,00
7,50
8,00
8,50
9,00
29/04/0309:00
29/04/0313:00
29/04/0317:00
29/04/0321:00
30/04/0301:00
30/04/0305:00
30/04/0309:00
Data - Horário
pH
EBEUED
Figura 5.9 - Valores de pH no afluente e nos efluentes das unidades da ETE Jardim das Flores
(Rio Claro-SP) ao longo de 24 horas (Legenda: EB: esgoto bruto; EU: efluente do UASB; ED: efluente do decantador secundário)
0
200
400
600
800
1000
29/04/0309:00
29/04/0313:00
29/04/0317:00
29/04/0321:00
30/04/0301:00
30/04/0305:00
30/04/0309:00
Data - Horário
DQ
O (m
g/l)
EBEUED
Figura 5.10 - Valores de DQO no afluente e efluentes das unidades da ETE Jardim das Flores
(Rio Claro-SP) ao longo de 24 horas (Legenda: EB: esgoto bruto; EU: efluente do UASB; ED: efluente do decantador secundário)
0
200
400
600
800
1000
29/04/0309:00
29/04/0313:00
29/04/0317:00
29/04/0321:00
30/04/0301:00
30/04/0305:00
30/04/0309:00
Data - Horário
DQ
Of (
mg/
l)
EBEUELA
Figura 5.11 - Valores de DQO da amostra filtrada no afluente e nos efluentes das unidades da
ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP) ao longo de 24 horas (Legenda: EB: esgoto bruto; EU: efluente do UASB; ELA: licor misto)
109
050
100150200250300350400
29/04/0309:00
29/04/0313:00
29/04/0317:00
29/04/0321:00
30/04/0301:00
30/04/0305:00
30/04/0309:00
Data - Horário
Turb
idez
(NTU
) EBEUED
Figura 5.12 - Valores de turbidez no afluente e efluentes das unidades da ETE Jardim das
Flores (Rio Claro-SP) ao longo de 24 horas (Legenda: EB: esgoto bruto; EU: efluente do UASB; ED: efluente do decantador secundário)
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
29/04/0309:00
29/04/0313:00
29/04/0317:00
29/04/0321:00
30/04/0301:00
30/04/0305:00
30/04/0309:00
Data - Horário
Fósf
oro
(mg
P/l)
EBEUED
Figura 5.13 - Concentrações de fósforo no afluente e nos efluentes das unidades da ETE
Jardim das Flores (Rio Claro-SP) ao longo de 24 horas (Legenda: EB: esgoto bruto; EU: efluente do UASB; ED: efluente do decantador secundário)
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
29/04/0309:00
29/04/0313:00
29/04/0317:00
29/04/0321:00
30/04/0301:00
30/04/0305:00
30/04/0309:00
Data - Horário
Fósf
oro-
filt.
(mg
P/l)
EBEUELA
Figura 5.14 - Concentrações de fósforo (amostra filtrada em membrana de 1,2 µm de abertura
de poro) no afluente e nos efluentes das unidades da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP) ao longo de 24 horas
110
(Legenda: EB: esgoto bruto; EU: efluente do UASB; ELA: licor misto)
-200400600800
1.0001.2001.400
29/04/0309:00
29/04/0313:00
29/04/0317:00
29/04/0321:00
30/04/0301:00
30/04/0305:00
30/04/0309:00
Data - Horário
SST
(mg/
l)EBEUELAED
Figura 5.15 - Concentração de Sólidos Suspensos Totais no afluente e nos efluentes das
unidades da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP) ao longo de 24 horas (Legenda: EB: esgoto bruto; EU: efluente do UASB; ELA: licor misto; ED: efluente do decantador secundário)
-200400600800
1.0001.2001.400
29/04/0309:00
29/04/0313:00
29/04/0317:00
29/04/0321:00
30/04/0301:00
30/04/0305:00
30/04/0309:00
Data - Horário
SSV
(mg/
l)
EBEUELAED
Figura 5.16 - Concentração de Sólidos Suspensos Voláteis no afluente e nos efluentes das
unidades da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP) ao longo de 24 horas (Legenda: EB: esgoto bruto; EU: efluente do UASB; ELA: licor misto; ED: efluente do decantador secundário)
Na Figura 5.12, por sua vez, observam-se os valores de turbidez no esgoto bruto, no
efluente do reator UASB e no efluente do decantador secundário. Também para este
parâmetro, a ETE apresentou elevada eficiência de remoção (94%), sendo que o valor médio
de turbidez no efluente final da ETE foi de 16 NTU.
Os gráficos apresentados nas Figuras 5.13 e 5.14, assim como os resultados médios
mostrados na Tabela 5.2, demonstram a capacidade de remoção de fósforo relativamente
baixa (12%) das unidades de tratamento do tipo das utilizadas na ETE Jardim das Flores
(reator anaeróbio seguido de reator de lodo ativado), sob condições normais de operação.
111
Nas Figura 5.15 e 7.16 são apresentados os gráficos referentes às análises de sólidos
suspensos totais (SST) e voláteis (SSV) para o esgoto bruto, o efluente do reator UASB, o
efluente do reator aerado (licor misto) e o efluente final da ETE. De acordo com esses
gráficos, as concentrações médias de SST e SSV no tanque de aeração (licor misto), na época
em que foi realizado o perfil, eram de, respectivamente, 722 mg/l e 489 mg/l. Conforme se
verifica na Tabela 5.2, a eficiência de remoção de SST na ETE Jardim das Flores na época em
que se realizou o perfil era da ordem de 89%. Apesar da baixa concentração média de sólidos
no licor misto do tanque de aeração na época em que foi realizado o perfil, posteriormente,
quando foram iniciados os ensaios de coagulação/precipitação com a utilização desse
efluente, a concentração de sólidos no tanque de aeração era freqüentemente superior a 5.000
mg/L, uma condição atípica, provocada pela falta de descarte do excesso de lodo biológico da
ETE.
5.4 Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx
5.4.1 Ensaios preliminares de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do
RALEx
Os ensaios preliminares de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do
RALEx foram realizados utilizando-se uma amostra desse efluente (cerca de 80 litros)
coletada às 8h30min da manhã no dia 04/02/2002, com a qual foram realizados 36 ensaios em
equipamento jar test. Os resultados obtidos nesses ensaios, bem como as características da
amostra coletada, são apresentados na Tabela 5.3.
Inicialmente, foram realizados 18 ensaios de coagulação-floculação-sedimentação, nos
quais foram investigados valores adequados para o gradiente médio de mistura rápida e tempo
de mistura rápida, enquanto os demais parâmetros (Gf, Tf, Vs e DC) foram mantidos fixos. Os
valores testados para Gm foram: 500 s-1, 800 s-1 e 1100 s-1. Para cada valor de Gm foram
testados os seguintes valores de Tm: 2 s, 5 s, 15 s, 30 s, 60 s e 90 s. Conforme descrito no
Capítulo 4, para realização dos ensaios subseqüentes, foram considerados mais adequados os
parâmetros operacionais que forneceram menor turbidez remanescente. Na Tabela 5.3,
observa-se que a menor turbidez remanescente (32,9 NTU) foi obtida para: Gm: 500 s-1 e Tm:
15 s; para esses mesmo valores de Gm e Tm, as concentrações remanescentes de DQO e
112
fósforo (as quais foram conhecidas apenas no dia seguinte à realização dos ensaios) foram
muito próximas aos valores mínimos obtidos nesses primeiros 18 ensaios.
Tabela 5.3 – Resultados dos ensaios preliminares de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx. Amostra bruta: efluente do RALEx; Data coleta: 10/04/02; Hora coleta: 8h30min; Data ensaios: 10/04/02. Características da amostra bruta: temperatura: 24,0 ± 1,0ºC; pH: 6,9 ± 0,15; turbidez: 76 NTU; DQO: 147 mg/l; fósforo total: 4,56 mg P/l; Condutividade: 225 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Vs: 1,4 cm/min; DC: 40 mg/L; CSC: 20 g/l (FeCl3.6H2O).
Ens
aio
Gm
(s-1
)
Tm (s)
Gf
(s-1
)
Tf
(min
)
pHco
ag.
Con
dutiv
idad
e(µ
S/cm
a 2
5ºC
)
Tur
bide
z(N
TU
)
DQ
O(m
g/l)
Fósf
oro
(mg
P/l)
500 2 40 15 6,60 238 38,0 109 3,24 500 5 40 15 6,51 231 42,5 127 2,64 500 15 40 15 6,58 233 32,9 113 2,55 500 30 40 15 6,60 231 38,3 109 2,48 500 60 40 15 6,60 233 40,7 127 2,78 500 90 40 15 6,60 230 35,9 108 2,68 800 2 40 15 6,62 235 39,1 127 2,88 800 5 40 15 6,61 232 45,1 133 2,88 800 15 40 15 6,58 232 42,6 128 2,84 800 30 40 15 6,62 233 44,3 133 2,81 800 60 40 15 6,63 233 49,0 131 2,88 800 90 40 15 6,62 233 48,0 127 2,78
1100 2 40 15 6,70 235 46,1 129 2,81 1100 5 40 15 6,67 234 46,3 131 2,91 1100 15 40 15 6,64 234 42,4 124 2,94 1100 30 40 15 6,70 234 47,0 120 2,88 1100 60 40 15 6,65 234 44,6 127 2,88 1100 90 40 15 6,68 234 50,2 140 2,97
500 15 25 5 6,61 233 49,0 160 3,04 500 15 25 10 6,61 233 46,5 131 3,04 500 15 25 15 6,61 233 44,2 167 2,91 500 15 25 20 6,61 233 39,7 157 2,91 500 15 25 30 6,61 233 31,6 124 2,55 500 15 25 40 6,61 233 31,6 109 2,38 500 15 40 5 6,65 232 47,4 144 3,11 500 15 40 10 6,65 232 40,0 119 2,97 500 15 40 15 6,65 232 39,3 117 2,94 500 15 40 20 6,65 232 28,7 103 2,71 500 15 40 30 6,65 232 49,4 139 3,11 500 15 40 40 6,65 232 28,0 100 3,44 500 15 55 5 6,70 232 47,8 145 4,03 500 15 55 10 6,70 232 45,6 141 3,53 500 15 55 15 6,70 232 38,4 125 3,14 500 15 55 20 6,70 232 28,4 111 3,67 500 15 55 30 6,70 232 34,2 113 2,91 500 15 55 40 6,70 232 29,1 97 2,48
- Determinações não realizadas
5
6
1
2
3
4
113
A seguir, foram realizados outros 18 ensaios, nos quais foram investigados os
parâmetros de floculação mais adequados. Foram testados os seguintes valores de gradiente
médio floculação: Gf: 25 s-1, 40 s-1 e 55 s-1, para cada valor de Gf, foram testados os seguintes
valores de Tf: 5 min, 10 min, 15 min, 20 min, 30 min e 40 min. Os valores de Gm, Tm, Gf e
Tf mais adequados, obtidos nos ensaios preliminares, foram utilizados nos ensaios seguintes
para elaboração dos diagramas de coagulação.
Com a conclusão dos ensaios preliminares com o efluente do RALEx, a avaliação dos
parâmetros mais adequados para serem utilizados nos ensaios seguintes (diagramas de
coagulação) pôde ser feita considerando, além da turbidez, as concentrações remanescentes de
fósforo e DQO.
Observando-se os resultados apresentados Tabela 5.3, embora os menores valores
remanescentes de turbidez, DQO e fósforo tenham sido obtidos para Gm: 500 s–1; Tm: 15 s;
Gf: 55 s–1 e Tf: 40 min (“Ensaio 6”), os parâmetros operacionais: Gm: 500 s–1; Tm: 15 s; Gf:
40 s–1; Tf: 15 min (“Ensaio 1”) foram considerados mais adequados para serem usados nos
ensaios para obtenção dos diagramas de coagulação, por possibilitarem a realização de uma
batelada de ensaios em menor tempo e apresentarem remanescentes de turbidez, DQO e
fósforo também relativamente baixos.
5.4.2 Diagramas de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx
coletado no período da manhã (1ª série)
Após a realização dos ensaios preliminares para determinação dos parâmetros mais
adequados de mistura rápida e floculação, foram iniciados os ensaios para elaboração dos
diagramas de coagulação do efluente do RALEx. Para realização desses ensaios no mais curto
intervalo de tempo possível, foram utilizados simultaneamente dois equipamentos para
ensaios de coagulação-floculação-sedimentação (jar test). Esses ensaios foram realizados com
o auxílio do Engº. Gustavo Silva do Prado, doutorando do PPGSHS-EESC.
Conforme comentado no item 4.4.1.2, no Capítulo “Material e Métodos”, foram
realizadas duas “séries” de ensaios para elaboração dos diagramas de coagulação do efluente
do RALEx com amostras coletadas no período matutino. Os dados obtidos em ambas as séries
de ensaios estão reunidos no “Anexo B”. Os resultados obtidos na 1ª série são apresentados a
seguir; os da 2ª série, no item subseqüente.
114
Nas Figuras 5.17 a 5.20 são apresentados os diagramas de coagulação para turbidez,
cor aparente, fósforo e condutividade, resultantes dos ensaios realizados no dia 28/11/2002
com o efluente do RALEx (1ª série de ensaios). Nesses ensaios, os resultados das análises de
DQO foram desconsiderados, em virtude de problemas com a conservação das amostras.
Nos diagramas de coagulação das Figuras 5.17 a 5.19, os números inscritos sobre os
pontos obtidos (marcados no diagrama em forma de “×”) indicam os percentuais
remanescentes do parâmetro investigado, para os respectivos valores de pH e dosagem de
coagulante. Por exemplo, no diagrama da Figura 5.17, relativo à turbidez, para dosagem de 60
mg/l de FeCl3.6H2O e pH de 5,58, o efluente obtido após o ensaio de coagulação-floculação-
sedimentação apresentou turbidez remanescente igual a 19% (ver Figura 5.17) da turbidez da
amostra bruta (efluente do RALEx); ou seja, nesse ensaio, a eficiência de remoção de turbidez
foi de 81%. Alguns dos valores indicados nos pontos dos diagramas relativos às análises de
turbidez (Figura 5.17) e cor aparente (Figura 5.18) são maiores que 100%, o que pode parecer
incoerente. Entretanto, nessas análises, a adição de coagulantes e o ajuste do pH às vezes
resultou em um efluente mais "turvo" (maior dificuldade para a passagem da luz), provocando
aumento nos valores lidos, em comparação com o efluente do RALEx (amostra bruta). A
partir dos valores de percentuais remanescentes, foram interpoladas as linhas contínuas que
aparecem nesse diagramas, à semelhança de "curvas de nível", delimitadoras das regiões de
"mesma" eficiência de remoção dos diversos parâmetros. Essas linhas foram traçadas
utilizando-se um programa computacional (Surfer®). Contudo, em virtude dos erros inerentes
aos ensaios e às análises laboratoriais, essas curvas devem ser interpretadas como
aproximações, desenhadas apenas para facilitar a visualização das regiões dos diagramas, e
que, portanto, não demarcam precisamente as fronteiras dessas regiões.
Na Figura 5.20, os valores indicados sobre os pontos obtidos nos ensaios (marcados no
diagrama em forma de “×”) indicam o valor da condutividade medido após a mistura do
cloreto férrico. As linhas contínuas são interpolações dos valores desses pontos e indicam as
“faixas” de mesma condutividade. Esse diagrama foi construído no intuito de expressar as
mudanças na força iônica do sistema decorrentes da adição de ácido ou base (para correção do
pH inicial) e de coagulante (FeCl3.6H2O). Na Figura 5.20, as linhas de maior valor de
condutividade indicam as regiões em que a força iônica é maior, o que, a depender do
mecanismo de envolvido, pode interferir (favorecer) na coagulação devido à compressão da
camada difusa.
Além das linhas interpoladas (contínuas), nas Figuras 5.17 a 5.20 observam-se
também linhas tracejadas nas quais são indicadas as dosagens (em mmol/L) de HCl ou NaOH,
115
empregadas para que o pH da amostra fosse variado. Além disso, são também indicados nos
diagramas os limites de pH, inferior e superior, estabelecidos no padrão para lançamento de
efluentes em corpos de águas doces superficiais de acordo com a Resolução CONAMA Nº.
357/2005.
A forma de apresentação dos diagramas de coagulação descrita nos três últimos
parágrafos para as Figuras 5.17 a 5.20 é também empregada em todos os demais diagramas de
apresentados no presente texto.
No intuito de avaliar a relação existente entre os dados obtidos para os diferentes
parâmetros analisados (turbidez, cor aparente, fósforo total e condutividade) nos ensaios
relativos aos diagramas de coagulação, foram calculados os coeficientes de correlação
amostral (r)14 entre esses parâmetros, conforme apresentado na Tabela 5.4. De acordo com os
valores de r apresentados, observa-se existir elevada correlação entre os pares de “variáveis”:
turbidez e cor aparente, turbidez e fósforo e cor aparente e fósforo. Essa relação existente
entre essas variáveis pode ser observada “qualitativamente”, pela semelhança no formato das
curvas dos diagramas de coagulação dessas variáveis (comparar Figuras 5.17, 5.18 e 5.19).
Na Figura 5.17 é apresentado o diagrama de coagulação do efluente do RALEx
relativo à análise de turbidez. Nesse diagrama, verifica-se uma ampla faixa de pH e dosagens
de coagulante em que a coagulação resulta eficiente. Contudo, as maiores eficiências de
remoção de turbidez, com menores dosagens de coagulante, são obtidas na faixa
compreendida entre pH 5 e 6. Por exemplo, conforme já citado, para dosagem de 60 mg/l de
FeCl3.6H2O e pH de 5,60, houve remoção de 81% da turbidez. Entretanto, para que esse pH
fosse atingido foi necessária a adição de 1,5 mmol de HCl/L, o que, em termos práticos,
implica em alguns aspectos desvantajosos, como o gasto adicional com produtos químicos, a
salinização do efluente final e o maior risco de corrosão das estruturas de concreto da ETE.
Com essa mesma dosagem de cloreto férrico (60 mg/L de FeCl3.6H2O), mas sem adição de
ácido, a remoção de turbidez foi de 66%, sendo necessário uma dosagem de cerca de 90 mg/L
de FeCl3.6H2O (interpolada no diagrama da Figura 5.17) para se obter eficiência de cerca de
80%, como na situação anterior. Mais adiante neste texto (item 5.4.9), propõe-se um método
para decidir qual das duas condições é mais adequada: se a adição conjunta de cloreto férrico
e ácido, ou se a adição de maior dosagem de coagulante.
14 O coeficiente de correlação amostral (r) é um número adimensional que fica restrito ao intervalo [–1, +1]. Variáveis ligadas por uma relação linear perfeita têm r igual a +1, se quando uma variável cresce a outra também cresce, ou igual a –1, se quando uma cresce a outra decresce. Valores intermediários representam relações parcialmente lineares (BARROS NETO et al., 2003).
116
10
20
40
60
80
100
120140150160180200220250
300
350400
97 91 59 78
71869393 60908758
406575583425 6379 75
343934281986 3950 61
131 2422 361422 5232 37
134 371815 19 2917 18 33
16120 4127191715 36
145 14121117272922 21
139 12121011152
150 2211910126 27 17154
141 1371089 1620
147 98 108116 1520
688 1515151598
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem
adição de ácido ou base0,38 m
mol/L de N
aOH
0,75 mm
ol/L de NaO
H
1,5 mm
ol/L de NaO
H
3,1 mm
ol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
2,0 mm
ol/L de HC
l
15,6 mm
ol/L de NaO
H
Figura 5.17 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx –
manhã (1ª série): percentuais de Turbidez remanescente. Coleta: Data-horário: 28/11/02, às 8h. Ensaios: Data-horário: 28/11/02, das 10h às 23h40min. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 26,0 ± 0,0ºC; pH: 6,91 ± 0,03; Turbidez: 52,0 ± 9,4 uT; DQO: 99 ± 6 mg/l; fósforo total: 3,58 ± 0,20 mg P/l; Cor aparente: 537 ± 49 uH;Condutividade: 455 ± 14 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 500 s–1; Tm: 30 s; Gf: 40 s–1; Tf: 15 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
117
10
20
40
60
80
100
120140150160180200220250
300
350400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
77869095
95 10382 92 95 80 97 65
25 9539 66 92 78 70 92 70
59 7022 35 25 52 63 81 53
118 756022 18 5436 39 53
15130 582920 4618 36 50
118 14 28 36 46 6318 54
120 21 15 19 2735 49 3646
145 14 11 19 22146
10 20 18 18 19 39 3149
164 16 11 19 16 26 40 29
155160
172 169 11 1815 18 41 33
23 15 15 33 3214 16 32 31
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem
adição de ácido ou base0,38 m
mol/L de N
aOH
0,75 mm
ol/L de NaO
H
1,5 mm
ol/L de NaO
H
3,1 mm
ol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
2,0 mm
ol/L de HC
l
15,6 mm
ol/L de NaO
H
Figura 5.18 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx –
manhã (1ª série): percentuais de Cor aparente remanescente. Coleta: Data-horário: 28/11/02, às 8h. Ensaios: Data-horário: 28/11/02, das 10h às 23h40min. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 26,0 ± 0,0ºC; pH: 6,91 ± 0,03; Turbidez: 52,0 ± 9,4 uT; DQO: 99 ± 6 mg/l; fósforo total: 3,58 ± 0,20 mg P/l; Cor aparente: 537 ± 49 uH;Condutividade: 455 ± 14 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 500 s–1; Tm: 30 s; Gf: 40 s–1; Tf: 15 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
118
10
20
40
60
80
100
120140150160180200220250
300
350400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
8 8 19 5350256118
7586
75
6975
6975
75
69
75
78
69
28 50 72 92 78 56 83 83 78
94
64
56
61
53
42
36
31 53
47
47
47
8
11
17
28
42
47
64
7256
36
28
28
19
14
1188
8
11
17
17 39
17
14
14
14
8
11 8 11 8
81111
111411
11 14 11
191914
19 19 19
363131
56 47 42
7897948186979792
97 94 100 100
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem
adição de ácido ou base0,38 m
mol/L de N
aOH
0,75 mm
ol/L de NaO
H
1,5 mm
ol/L de NaO
H
3,1 mm
ol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
2,0 mm
ol/L de HC
l
15,6 mm
ol/L de NaO
H
Figura 5.19 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx –
manhã (1ª série): percentuais de Fósforo total remanescente. Coleta: Data-horário: 28/11/02, às 8h. Ensaios: Data-horário: 28/11/02, das 10h às 23h40min. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 26,0 ± 0,0ºC; pH: 6,91 ± 0,03; Turbidez: 52,0 ± 9,4 uT; DQO: 99 ± 6 mg/l; fósforo total: 3,58 ± 0,20 mg P/l; Cor aparente: 537 ± 49 uH;Condutividade: 455 ± 14 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 500 s–1; Tm: 30 s; Gf: 40 s–1; Tf: 15 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
119
10
20
40
60
80
100
120140150160180200220250
300
350400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
499466500524
523 535567 503 470 501 597 1208
576 554536 509 477 510 531 609 1199
603 574544 516 484 515 539 624 1180
637 635548555 523 594491 526 1144
587697 650537501 609530 556 1112
626 672509 539570 627540 1102
635 547 517547 571692 557 525 556 578
745
632 696 28501072
577 539 569599 655 746 28701057802878
697
852 598
665730
560 559 589 615 794 1057 2790
612 692635 817 1045 2670
709 835 1053 2570854 1075 2520
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem
adição de ácido ou base0,38 m
mol/L de N
aOH
0,75 mm
ol/L de NaO
H
1,5 mm
ol/L de NaO
H
3,1 mm
ol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
2,0 mm
ol/L de HC
l
15,6 mm
ol/L de NaO
H
Figura 5.20 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx –
manhã (1ª série): Condutividade (µS/cm a 25ºC). Coleta: Data-horário: 28/11/02, às 8h. Ensaios: Data-horário: 28/11/02, das 10h às 23h40min. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 26,0 ± 0,0ºC; pH: 6,91 ± 0,03; Turbidez: 52,0 ± 9,4 uT; DQO: 99 ± 6 mg/l; fósforo total: 3,58 ± 0,20 mg P/l; Cor aparente: 537 ± 49 uH;Condutividade: 455 ± 14 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 500 s–1; Tm: 30 s; Gf: 40 s–1; Tf: 15 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
120
Tabela 5.4 – Coeficientes de correlação amostral entre os parâmetros analisados nos ensaios de coagulação-floculação-sedimentação para obtenção dos diagramas de coagulação do efluente do RALEx – manhã (1ª série)
Con
dutiv
idad
e -
Turb
idez
Con
dutiv
idad
e -
cor a
pare
nte
Con
dutiv
idad
e -
fósf
oro
tota
l
Turb
idez
-
cor a
pare
nte
Turb
idez
-
fósf
oro
tota
l
Cor
apa
rent
e -
fósf
oro
tota
l
r -0,1373 -0,0950 0,0700 0,9664 0,7981 0,8121
De acordo com a Figura 5.17, entretanto, para se obter eficiências de remoção de
turbidez superiores a 90% são necessárias dosagens de coagulante bem mais elevadas, acima
de 120 mg/L (de FeCl3.6H2O)15, o que implica em gasto de coagulante e geração de lodo
elevadas.
O diagrama de coagulação relativo à cor aparente, mostrado na Figura 5.18, apresenta
grande semelhança com o diagrama de turbidez (Figura 5.17), principalmente em relação à
região na qual a coagulação resultou mais eficiente e ao “formato” das curvas de percentuais
remanescentes, ratificando a elevada correlação entre essas variáveis, conforme indicado na
Tabela 5.4. Contudo, observa-se na Figura 5.17 que a região na qual a remoção de turbidez se
mostra mais eficiente (i.e., maior remoção com menor dosagem de coagulante) é mais ampla
que aquela no diagrama de cor aparente. A eficiência de remoção de cor aparente raramente
excedeu 85% e a região cuja remoção foi maior que 80% limitou-se a uma faixa de pH
aproximadamente entre 5 e 7 e dosagens de coagulante maiores que 80 mg FeCl3.6H2O/L.
O diagrama de coagulação relativo ao fósforo, conforme se verifica na Figura 5.19,
também apresenta “formato” semelhante aos diagramas de turbidez e cor aparente (Figuras
5.17 e 5.18, respectivamente), com região de maior eficiência de remoção para menores
dosagens de coagulante na faixa de pH aproximadamente entre 5 e 6. Nessa faixa, obteve-se
remoção de fósforo superior a 70% para pH igual a 5,0 e dosagem de FeCl3.6H2O de 40 mg/l;
e superior a 80% para dosagens de FeCl3.6H2O em torno de 60 mg/l e pH de
aproximadamente 5,5. Para dosagens de coagulante mais elevadas, como, por exemplo, 160
mg/l de FeCl3.6H2O, nessa mesma faixa de pH, a eficiência de remoção de fósforo superou os
15 É importante frisar que, por ter sido utilizado cloreto férrico hexahidratado P.A. nos ensaios, a concentração de cloreto férrico é expressa no presente texto em “mg FeCl3.6H2O/L”. Contudo, em muitos outros textos e mesmo na prática de ETAs ou ETEs, em que se utiliza cloreto férrico comercial, as dosagens são expressas em “mg FeCl3/L”. Logo, para conversão das dosagens apresentadas neste texto em “mg FeCl3/L”, deve-se multiplicá-las por 0,6.
121
90%, obtendo-se um efluente com concentração de 0,27 mg de P/L (ver “Anexo B”); contudo,
com maior gasto de cloreto férrico e geração de lodo.
De modo geral, a partir da análise dos diagramas de coagulação dos diversos
parâmetros, observa-se que a coagulação do efluente do RALEx se mostrou mais eficiente na
faixa de pH localizada aproximadamente entre 5 e 7, quando foram obtidas maiores eficiência
de remoção de turbidez, cor aparente e fósforo, com menores dosagens de cloreto férrico, em
comparação com as regiões de pH mais elevado.
Na faixa de pH aproximadamente entre 4 e 5, verificou-se uma zona de fronteira, na
qual a eficiência da coagulação tornou-se intimamente dependente do valor do pH. Assim, a
depender da dosagem de cloreto férrico empregada, um pequeno decréscimo no pH era capaz
de inviabilizar a coagulação (reestabilização do sistema), provavelmente devido à reversão
das cargas.
Embora de maneira geral a adição de HCl tenha favorecido a remoção dos
constituintes do efluente do RALEx, em termos práticos este procedimento pode não ser
vantajoso, em virtude principalmente do aumento dos custos com produtos químicos e do
maior risco de corrosão das estruturas de concreto da ETE em virtude do pH mais baixo.
Esses aspectos serão mais bem discutidos mais adiante neste texto, no item 5.4.9.
5.4.3 Diagramas de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx
coletado no período da manhã (2ª série)
Os ensaios para obtenção dos diagramas de coagulação-floculação-sedimentação com
amostras do efluente do RALEx coletadas no período matutino foram repetidos em 27 de
março de 2003, com o objetivo principal de verificar se haveria reprodutibilidade nos
resultados obtidos na 1ª série, realizada em 28 de novembro de 2002.
Nessa 2ª série, além de turbidez, fósforo e condutividade16, analisou-se também DQO
(cujos resultados foram descartados nos ensaios da 1ª série) e verificou-se o sinal da carga
(positivo, negativo ou nulo) das partículas após a coagulação, indicado pelo sentido da
velocidade de eletroforese. Esses dados foram obtidos com o uso de um equipamento
Zetameter, da Mastersize Incorporation®, que, embora seja um modelo antigo, de leitura
16 Em virtude da elevada correlação entre cor aparente e turbidez, conforme observado na Tabela 5.4, nesta 2ª série de ensaios não foram feitas análises de cor aparente
122
"manual" e, portanto, demorada (o que impossibilitou a leitura dos valores de potencial Zeta),
permitiu a verificação do sentido da velocidade de eletroforese.
A 2ª série de ensaios de coagulação-floculação-sedimentação para elaboração de
diagramas de coagulação do efluente do RALEx, a exemplo da anterior, foi realizada com o
uso simultâneo de dois equipamentos de coagulação-floculação-sedimentação (jar test). A
realização dos ensaios e as leituras da velocidade de eletroforese imediatamente após a
mistura rápida foram possíveis graças à colaboração dos então doutorandos do PPGSHS-
EESC: Gustavo Silva do Prado e Cristiano Luchesi Niciura.
Nos resultados obtidos na 1ª série de ensaios, a análise de cor aparente provavelmente
sofreu grande interferência do material particulado e coloidal presente no esgoto, por se tratar
de um efluente de reator anaeróbio e, portanto, com concentração de sólidos relativamente
alta. Assim, os resultados de cor aparente tiveram significado “similar” aos obtidos na análise
de turbidez, o que pode ser comprovado pela elevada correlação entre cor aparente e turbidez
nos resultados obtidos na 1ª série –– conforme observado na Tabela 5.4. Por essa razão e em
virtude do maior tempo gasto entre as “bateladas” de ensaios em jar test para efetuar as
leituras de cor aparente (o que implicava em maior degradação da amostra), na 2ª série de
ensaios não foram feitas análises de cor aparente.
Os diagramas de coagulação do efluente do RALEx obtidos na 2ª série de ensaios são
apresentados nas Figuras 5.21 a 5.25, respectivamente para turbidez, DQO, fósforo total,
condutividade e sinal da velocidade de eletroforese.
Conforme se procedeu na série anterior (1ª), para avaliar a relação existente entre os
dados obtidos para turbidez, cor aparente, fósforo total e condutividade, foram calculados os
coeficientes de correlação amostral (r) entre esses parâmetros, conforme apresentado na
Tabela 5.5. Novamente, observa-se existir elevada correlação entre as “variáveis” (duas a
duas), com exceção da condutividade, que novamente apresentou baixa correlação coma s
demais. Do mesmo modo, a correlação elevada entre turbidez, DQO e fósforo total pode ser
verificada pela observação dos formatos das curvas dos respectivos diagramas de coagulação
(ver Figuras 5.21, 5.22 e 5.23).
Embora não se possa calcular a correlação entre os resultados da 1ª série de ensaios e
os da 2ª, por se tratarem de amostras distintas 17, a simples comparação entre os diagramas de
turbidez e fósforo total possibilita algumas considerações. Conforme se observa na Figura
17 Nesse contexto, o sentido da expressão “amostras distintas” é principalmente estatístico (i.e., valores obtidos de “populações” diferentes), além do fato de os resultados terem sido obtidos de amostras de esgoto coletadas em dias diferentes.
123
5.21, de modo geral, nas faixas de pH usuais, o diagrama de coagulação relativo à turbidez
obtido na 2ª série de ensaios com o efluente do RALEx foi muito semelhante ao obtido na 1ª
série, apresentado na Figura 5.17. Como na série anterior, verificou-se uma região de
coagulação relativamente ampla para valores de pH maiores que 5, sendo que a coagulação
ocorreu de modo mais eficiente (menor turbidez residual com o uso de menores dosagens de
coagulante) quando o valor do pH situou-se entre 5 e 6.
Comparando-se os diagramas das Figuras 5.17 e 5.21 com aquele obtido por Johnson e
Amirtharajah (1983), apresentado na Figura 3.10 (pág. 31), verifica-se haver relativa
coincidência entre as regiões de coagulação e alguma semelhança no "formato" da região em
que a coagulação é efetiva, evidenciando-se uma ampla faixa, com valores de pH geralmente
maiores que 5, na qual provavelmente predomina o mecanismo de coagulação por varredura.
É importante salientar que o diagrama de Johnson e Amirtharajah (1983) foi elaborado a
partir de ensaios com água preparada contendo caulinita e que o diagrama indica as regiões
cuja remoção de turbidez foi superior a 50%.
O diagrama de coagulação relativo à DQO, apresentado na Figura 5.22, assemelhou-se
ao formato dos diagramas relativos a turbidez (Figura 5.21) e fósforo (Figura 5.23),
novamente corroborando a existência de elevada correlação entre essas variáveis (ver Tabela
5.5). As eficiências máximas de remoção de DQO, entretanto, raramente superaram 75%,
ainda assim com dosagens elevadas de coagulante, geralmente maiores que 120 mg/l de
FeCl3.6H2O, mesmo para os pontos de melhor ajuste do pH. Essa relativa limitação no que
concerne à eficiência de remoção se deve à ocorrência de grande parcela da DQO na forma
dissolvida, que, portanto, não pode ser removida por coagulação/precipitação com cloreto
férrico.
O diagrama de coagulação relativo à análise de fósforo, a exemplo do de turbidez,
mostrou-se também semelhante ao obtido na 1ª série de ensaios (Figura 5.19), inclusive na
reprodução dos resultados obtidos em pontos “particulares”. Por exemplo, para dosagem de
60 mg de FeCl3.6H2O/l e pH de 5,6, os diagramas das Figuras 5.19 e 5.23 apresentam
eficiências de remoção de fósforo de, respectivamente, 83% e 84%.
124
10
20
40
60
80
100
120140150160180200220250
300
350400
71 94 80 62 76
75829483
72
37
22
14
13
13
11
11
7
109
81 88 68
49 54 68 78 8523
19 25 36 41 47 54 66
54624033211918
21 11 20 27 45 43
48432920716
46
14
111
140
128136129
135129
17
15
9 6 7
8 8 10
7 916
11 1137 37
22 32
144
66
5 8
57 2
9 6
13 25
21
1818
134
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem
adição de ácido ou base
0,50 mm
ol/L de NaO
H0,88 m
mol/L de N
aOH
1,6 mm
ol/L de NaO
H
3,1 mm
ol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
Figura 5.21 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx –
manhã (2ª série): percentuais de Turbidez remanescente. Coleta: Data-horário: 27/03/03, às 8h. Ensaios: Data-horário: 27/03/03, das 9h às 21h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 24,9 ± 0,2ºC; pH: 6,85 ± 0,09; Turbidez: 54,7 ± 12,2 uT; DQO: 132 ± 12 mg/l; fósforo total: 3,38 ± 0,12 mg P/l;Condutividade: 446 ± 13 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 500 s–1; Tm: 30 s; Gf: 40 s–1; Tf: 15 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
125
10
20
40
60
80
100
120140150160180200220250
300
350400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
95 95 91 96
888484779685 8386
5946 76726783 9075
6057574537 55 7560
40 39 43 48 5743 68 69
38 46354039 37 6658
92 5625 33 34 4533 66
122 283229 305131 61
92 263027 3095
9796
97
89
80
89
1823
19
21
4224282727 57
3521242722 52
27322324 46
22 4542
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem
adição de ácido ou base
0,50 mm
ol/L de NaO
H0,88 m
mol/L de N
aOH
1,6 mm
ol/L de NaO
H
3,1 mm
ol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,76 mm
ol/L de HC
l
1 ,5 mm
ol/L de HC
l
Figura 5.22 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx –
manhã (2ª série): percentuais de DQO remanescente. Coleta: Data-horário: 27/03/03, às 8h. Ensaios: Data-horário: 27/03/03, das 9h às 21h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 24,9 ± 0,2ºC; pH: 6,85 ± 0,09; Turbidez: 54,7 ± 12,2 uT; DQO: 132 ± 12 mg/l; fósforo total: 3,38 ± 0,12 mg P/l;Condutividade: 446 ± 13 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 500 s–1; Tm: 30 s; Gf: 40 s–1; Tf: 15 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
126
10
20
40
60
80
100
120140150160180200220250
300
350400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
89 92 94 99
898993949382 8893
4931 75687289 88
5449511916 46 7667
11 12 28 36 3827 66 71
19 24201812 13 5749
79 449 16 19 2314 57
339 4610118 1480
79
13128 1381
8181
84
82
74
92
1467712 38
74697 28
5475 19
7 45 121035
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem
adição de ácido ou base
0,50 mm
ol/L de NaO
H0,88 m
mol/L de N
aOH
1,6 mm
ol/L de NaO
H
3,1 mm
ol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
Figura 5.23 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx –
manhã (2ª série): percentuais de Fósforo total remanescente. Coleta: Data-horário: 27/03/03, às 8h. Ensaios: Data-horário: 27/03/03, das 9h às 21h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 24,9 ± 0,2ºC; pH: 6,85 ± 0,09; Turbidez: 54,7 ± 12,2 uT; DQO: 132 ± 12 mg/l; fósforo total: 3,38 ± 0,12 mg P/l;Condutividade: 446 ± 13 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 500 s–1; Tm: 30 s; Gf: 40 s–1; Tf: 15 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
127
10
20
40
60
80
100
120140150160180200220250
300
350400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
515 483 450 495
547525492452485519 974596
493526 563534503458 937609
581542508500533 465 939622
541 507 516 550 597475 635 915
561 614557522518 482 931654
584 694524 532 567 626492 869
654 573541531 497
710 586541541 504689641 903
763810
879694
850 581
572 745657598560519 891
791682615575540 918
816697634600 926
659 845717 964992857737
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem
adição de ácido ou base
0,50 mm
ol/L de NaO
H0,88 m
mol/L de N
aOH
1,6 mm
ol/L de NaO
H
3,1 mm
ol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,76 mm
ol/L de HC
l
1 ,5 mm
ol/L de HC
l
Figura 5.24 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx –
manhã (2ª série): Condutividade (µS/cm a 25ºC). Coleta: Data-horário: 27/03/03, às 8h. Ensaios: Data-horário: 27/03/03, das 9h às 21h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 24,9 ± 0,2ºC; pH: 6,85 ± 0,09; Turbidez: 54,7 ± 12,2 uT; DQO: 132 ± 12 mg/l; fósforo total: 3,38 ± 0,12 mg P/l;Condutividade: 446 ± 13 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 500 s–1; Tm: 30 s; Gf: 40 s–1; Tf: 15 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
128
10
20
40
60
80
100
120140150160180200220250
300
350400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
_ _++
++
+
_
_
_ __
_ _ _ _ _
__ _ _ __
_____
_ _____
______
_ _ _ _ _
___
0
0
_
_
_
__ _
__
__
_ _
__
+++
+++
__
_
__ _
___ _0
++
+ ++
+
_
__
_
_
CURVA DOS PONTOS ISOELÉTRICOS: MOBILIDADE ELETROFORÉTICA NULA
REGIÃO DE MOBILIDADE ELETROFORÉTICA NEGATIVA
REGIÃO DE MOBILIDADE ELETROFORÉTICA POSITIVA
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Figura 5.25 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx –
manhã (2ª série): sinal da velocidade de eletroforese em função do pH de coagulação e da dosagem de cloreto férrico. Coleta: Data-horário: 27/03/03, às 8h. Ensaios: Data-horário: 27/03/03, das 9h às 21h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 24,9 ± 0,2ºC; pH: 6,85 ± 0,09; Turbidez: 54,7 ± 12,2 uT; DQO: 132 ± 12 mg/l; fósforo total: 3,38 ± 0,12 mg P/l;Condutividade: 446 ± 13 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 500 s–1; Tm: 30 s; Gf: 40 s–1; Tf: 15 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
129
Tabela 5.5 – Coeficientes de correlação amostral entre os parâmetros analisados nos ensaios de coagulação-floculação-sedimentação para obtenção dos diagramas de coagulação do efluente do RALEx – manhã (2ª série)
Con
dutiv
idad
e -
Turb
idez
Con
dutiv
idad
e -
DQ
O
Con
dutiv
idad
e -
fósf
oro
tota
l
Turb
idez
- D
QO
Turb
idez
-
fósf
oro
tota
l
DQ
O -
fósf
oro
tota
l
r 0,0962 0,0741 -0,0061 0,9378 0,8873 0,9599
A amostra do efluente do RALEx coletada para realização da 2ª série de ensaios
apresentou valores máximos de turbidez e DQO de, respectivamente, 80,5 NTU e 145 mg/l
nos primeiros ensaios, valores estes pouco superiores aos observados na amostra utilizada na
1ª série de ensaios (respectivamente 68,2 NTU e 110 mg/l). Nos últimos ensaios de ambas as
séries, entretanto, os valores de turbidez (42,4 NTU na 1ª série e 41,8 NTU na 2ª série de
ensaios) e DQO (88 mg/l na 1ª e 110 mg/l na 2ª série) foram bastante próximos. As
concentrações médias de fósforo nas amostras brutas foram próximas em ambas as séries,
iguais, respectivamente, a 3,58 ± 0,20 mg P/l e 3,38 ± 0,20 mg P/l18. Assim, conclui-se que as
amostras de efluente analisadas apresentaram composição bastante semelhante, em termos das
características físico-químicas avaliadas, o que em certa medida justifica a reprodutibilidade
observada nos diagramas de coagulação e ratifica a eficácia da estratégia adotada na coleta de
amostras do efluente do RALEx.
Na Figura 5.24, é apresentado o diagrama dos valores de condutividade da 2ª série de
ensaios. Nesse diagrama, a exemplo do que se observou no da 1ª série de ensaios, verifica-se
o aumento dos valores de condutividade em quaisquer direções a partir do ponto "original" da
amostra bruta (dosagem de coagulante nula e pH: 6,88).
Na Figura 5.25, apresenta-se o diagrama de coagulação do efluente do RALEx relativo
à velocidade de eletroforese. Esse diagrama permite verificar as regiões nas quais as
partículas apresentam cargas resultantes, após a adição de cloreto férrico, positivas, negativas
ou nulas.
A sobreposição dos diagramas de coagulação relativos a turbidez, DQO e fósforo com
o diagrama relativo ao sentido da velocidade de eletroforese permite verificar que a "curva
dos pontos isoelétricos", indicada na Figura 5.25, coincide aproximadamente com a parte
central da faixa de pH na qual a coagulação se mostra mais eficiente com aplicação de
menores dosagens de coagulante, provavelmente no mecanismo de adsorção e neutralização
130
de cargas. Além disso, verifica-se que ocorre reestabilização do sistema em uma faixa situada
um pouco à esquerda da linha dos pontos isoelétricos, quando as partículas, após a
coagulação, adquirem carga resultante positiva.
Observando-se novamente os diagramas de coagulação do efluente do RALEx de
ambas as série de ensaios, verifica-se que a faixa em ocorre a reestabilização do sistema situa-
se em valores de pH entre 4 e 5, na qual provavelmente ocorre a reversão das cargas das
partículas (ver Figuras 5.17, 5.18, 5.19, 5.21, 5.22 e 5.23). No diagrama de Johnson e
Amirtharajah (1983) (Figura 3.10, pág. 31), esta região é indicada como “zona de
reestabilização”, cuja localização no diagrama depende da área superficial dos colóides
presentes na água.
De modo geral, os diagramas obtidos tanto na 1ª quanto na 2ª série de ensaios foram
semelhantes, principalmente pela existência comum de uma região de maior eficiência de
remoção de contaminantes com menores dosagens de coagulante, região esta localizada
aproximadamente na faixa de valores de pH entre 5 e 7. Nesses ensaios, para valores de pH
maiores que 7, as eficiências de remoção de turbidez, cor aparente (apenas na 1ª série), DQO
(apenas na 2ª série) e fósforo, considerando-se as mesmas dosagens de coagulante, geralmente
se apresentaram menores que as obtidas na faixa entre 5 e 7.
5.4.4 Diagramas de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx
coletado no período da tarde
Após o término das duas primeiras séries de ensaios de sedimentação referentes ao
período da manhã, foram realizados os ensaios destinados à obtenção dos diagramas de
coagulação referentes ao período da tarde (amostra menos diluída), cujo principal objetivo era
avaliar o comportamento da coagulação no efluente do RALEx, em comparação com o
período da manhã, quando seus valores de turbidez, DQO e fósforo eram os mais elevados no
decorrer do dia (ver perfil 24 horas, no item 5.2), aproximadamente o dobro daqueles
observados nos efluentes coletados no período matutino.
Da Figura 5.26 à Figura 5.29 são apresentados os diagramas obtidos nesta 3ª série de
ensaios. De acordo com os diagramas apresentados nas Figuras 5.26, 5.27 e 5.28, que
caracterizam, respectivamente, a remoção de turbidez, DQO e fósforo, a faixa na qual a
18 Média ± Desvio padrão.
131
coagulação do efluente coletado à tarde ocorreu com menores dosagens de coagulante situou-
se geralmente entre pH 5 e 6. Na Tabela 5.6, são apresentados os valores calculados para os
coeficientes de correlação amostral (r) entre as “variáveis”: turbidez, DQO, fósforo total e
condutividade. Do mesmo modo como nos diagramas da manhã, houve grande correlação
entre os valores obtidos de turbidez, DQO e fósforo. Novamente, esta “similaridade”
estatística também pôde ser observada na semelhança no formato das curvas e coincidência
das regiões de coagulação observadas nos diagramas referentes a turbidez, DQO e fósforo
total.
De modo geral, a fronteira que divide as regiões de reestabilização e de coagulação
efetiva, em relação aos ensaios realizados no período da manhã, foi levemente deslocada para
a direita, situando-se, desta vez, mais próxima à região de pH igual a 5. Além disso,
comparando-se os diagramas obtidos no ensaio com o efluente coletado à tarde com os
obtidos com a coagulação do efluente coletado pela manhã, verifica-se que nos primeiros a
coagulação foi eficiente em uma região um pouco mais restrita que nos últimos, embora o
formato geral das curvas seja semelhante.
De acordo com o que se observa na Figura 5.28, para obtenção das mesmas eficiências
de remoção de fósforo são necessárias dosagens de coagulante um pouco maiores que as
observadas no período da manhã. Isto pode ser comprovado, “sobrepondo-se” os diagramas
das Figuras 5.19, 5.23 e 5.28, pelo deslocamento das curvas de remoção relativas ao período
da tarde em comparação com as da manhã.
As curvas de condutividade (Figura 5.29) apresentaram, em geral, forma semelhante a
das obtidas para os ensaios com efluente da manhã, sendo que, como o efluente mais
concentrado (coletado à tarde) apresentava maiores valores de alcalinidade, o que implicava
na adição de maiores quantidades de ácido ou álcali para ajuste do pH, e condutividade
iniciais mais elevadas, as linhas de condutividade dos diagramas referentes à amostra coletada
à tarde apresentaram valores mais elevados do que as das coletadas pela manhã, para mesmas
regiões do diagrama.
Outra diferença observada entre os diagramas da manhã e os da tarde ocorre na região
cujo pH é maior que 9: enquanto as linhas de remoção tendem a se prolongar à direita nos
ensaios da manhã, indicando ocorrer coagulação naquele trecho, nos ensaios da tarde esta
região não se mostrou adequada à coagulação.
132
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem
adição de ácido ou base
0,75 mm
ol/L de NaO
H
1,6 mm
ol/L de NaO
H
3,1 mm
ol /L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaO
H
1,3 mm
ol/L de HC
l
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,8 mm
ol/L de HC
l
2,0 mm
ol/L de HC
l
89
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
100 83
94 79 86 87 85 96
78
88
86 82 71 81 83 61 70 80
13 13 52 43 70 67 42 57 60
10 4 10 2748 39 32 46 45
96 4 6 6 23 28 27 37 37
9 8 12 15 22 36 37
131 88 15 7 13 2317 40 41
7 3 5 7112 114 7
94 4 2 5 7 29 403
136 4 4 2 18 45
123 2 2 3 10 51
3 2 6 524 3 41
10
20
40
60
80
100
120140150160180200220250
300
350400
Figura 5.26 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx –
Tarde: percentuais de Turbidez remanescente. Coleta: Data-horário: 22/05/03, às 13h20min. Ensaios: Data-horário: 22/05/03, das 14h30min às 22h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 25,5 ± 0,5ºC; pH: 6,83 ± 0,08; Turbidez: 127 ± 17,4 uT; DQO: 278 ± 6 mg/l; fósforo total: 5,47 ± 0,08 mg P/l;Condutividade: 517 ± 3 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 5 s; Gf: 15 s–1; Tf: 15 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
133
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem
adição de ácido ou base
0,75 mm
ol/L de NaO
H
1,6 mm
ol/L de NaO
H
3,1 mm
ol /L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaO
H
1,3 mm
ol/L de HC
l
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,8 mm
ol/L de HC
l
2,0 mm
ol/L de HC
l
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
9188 90
9389919088 9189
80868786818684 9077
66757762673334 8171
605749332532 7363
98 514843312525 6657
564436352828 66
7192 46302530
282724266141 65
248890
93
90
8221
4527222421 66
40242327 66
33232417 71
242117 652019 61
60
10
20
40
60
80
100
120140150160180200220250
300
350400
Figura 5.27 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx –
Tarde: percentuais de DQO remanescente. Coleta: Data-horário: 22/05/03, às 13h20min. Ensaios: Data-horário: 22/05/03, das 14h30min às 22h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 25,5 ± 0,5ºC; pH: 6,83 ± 0,08; Turbidez: 127 ± 17,4 uT; DQO: 278 ± 6 mg/l; fósforo total: 5,47 ± 0,08 mg P/l;Condutividade: 517 ± 3 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 5 s; Gf: 15 s–1; Tf: 15 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
134
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem
adição de ácido ou base
0,75 mm
ol/L de NaO
H
1,6 mm
ol/L de NaO
H
3,1 mm
ol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaO
H
1,3 mm
ol/L de HC
l
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,8 mm
ol/L de HC
l
2,0 mm
ol/L de HC
l
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
969090
9895989087 9094
859210087889382 8985
61859575733724 8173
4160775518814 6958
94 3041361287 6144
372415131410 58
7287 2569113614 55
85788284 8
82
88
82
88 6 6 7 18 49
53
58
9557
6555
555 5756 43
10
20
40
60
80
100
120140150160180200220250
300
350400
Figura 5.28 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx –
Tarde: percentuais de Fósforo total remanescente. Coleta: Data-horário: 22/05/03, às 13h20min. Ensaios: Data-horário: 22/05/03, das 14h30min às 22h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 25,5 ± 0,5ºC; pH: 6,83 ± 0,08; Turbidez: 127 ± 17,4 uT; DQO: 278 ± 6 mg/l; fósforo total: 5,47 ± 0,08 mg P/l;Condutividade: 517 ± 3 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 5 s; Gf: 15 s–1; Tf: 15 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
135
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem
adição de ácido ou base
0,75 mm
ol/L de NaO
H
1,6 mm
ol/L de NaO
H
3,1 mm
ol /L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaO
H
1,3 mm
ol/L de HC
l
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,8 mm
ol/L de HC
l
2,0 mm
ol/L de HC
l
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
549568 522
622583524550571 1139670
640589529557678590612 1113685
648595534566583605620 1119699
617599541568588615628 1094717
593 667609548577596624 1130739
758671617573584605 1132
613656701 564592616779685 1125
627570601627609725787
744
855
654628
622
693782
760
673
603
616 683 641 707
723
735
659
892873
862
845
820 1131
1131
1131
11181140
10
20
40
60
80
100
120140150160180200220250
300
350400
Figura 5.29 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do efluente do RALEx –
Tarde: Condutividade (µS/cm a 25ºC). Coleta: Data-horário: 22/05/03, às 13h20min. Ensaios: Data-horário: 22/05/03, das 14h30min às 22h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 25,5 ± 0,5ºC; pH: 6,83 ± 0,08; Turbidez: 127 ± 17,4 uT; DQO: 278 ± 6 mg/l; fósforo total: 5,47 ± 0,08 mg P/l;Condutividade: 517 ± 3 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 5 s; Gf: 15 s–1; Tf: 15 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
136
Tabela 5.6 – Coeficientes de correlação amostral entre os parâmetros analisados nos ensaios de coagulação-floculação-sedimentação para obtenção dos diagramas de coagulação do efluente do RALEx – Tarde
Con
dutiv
idad
e -
Turb
idez
Con
dutiv
idad
e -
DQ
O
Con
dutiv
idad
e -
fósf
oro
tota
l
Turb
idez
- D
QO
Turb
idez
-
fósf
oro
tota
l
DQ
O -
fósf
oro
tota
l
r 0,0590 0,1463 0,0518 0,9503 0,9256 0,9733
À semelhança do que se observou nos ensaios com o efluente coletado pela manhã,
também no efluente coletado à tarde a coagulação foi mais eficiente quando o pH do esgoto
foi ajustado com ácido até certo limite, a partir do qual havia reestabilização por reversão de
cargas. Por exemplo, comparando-se os resultados obtidos com apenas com adição de cloreto
férrico, sem correção do pH, para dosagem de 100 mg/l de FeCl3.6H2O, obtiveram-se
eficiências de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 77%, 47% e 64%,
enquanto com adição de ácido (HCl) para ajuste do pH, mesmo com dosagem de coagulante
bem menor, de 60 mg/l de FeCl3.6H2O, obtiveram-se eficiências de remoção ainda mais
elevadas, iguais a 87%, 66% e 76%, respectivamente, para turbidez, DQO e fósforo. A
decisão quanto à aplicabilidade do ajuste do pH (com adição de um ácido forte) na coagulação
do efluente do RALex, entretanto, depende de outros fatores além da redução na dosagem de
cloreto férrico, os quais são discutidos no item 5.4.9.
A adição de NaOH foi desvantajosa em todos os ensaios de coagulação com o efluente
do reator anaeróbio de leito expandido relativos à sedimentação (e também de flotação, como
se comprovará adiante), tanto para amostras do efluente do reator anaeróbio coletadas no
período matutino quanto no vespertino.
5.4.5 Ensaios complementares de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do
RALEx
5.4.5.1 Ajuste dos parâmetros de mistura rápida (Gm e Tm)
Os ensaios para ajuste dos parâmetros de mistura rápida foram realizados no intuito de
determinar os valores de Gm e Tm mais adequados para a coagulação do efluente do RALEx
para serem utilizados nos ensaios seguintes, destinados à correção dos parâmetros de
137
floculação e curvas de sedimentação. Esses ensaios foram efetuados apenas com amostras do
efluente do RALEx coletadas no período da manhã.
Dos resultados obtidos nesses ensaios, os valores de gradiente médio de mistura rápida
e tempo de mistura rápida que forneceram maior eficiência de remoção de turbidez, DQO e
fósforo foram, respectivamente, Gm: 350 s-1 e Tm: 10 s. Os dados obtidos nesses ensaios
estão reunidos no “Anexo B”.
5.4.5.2 Ajuste dos parâmetros de floculação (Gf e Tf)
Os ensaios destinados ao ajuste dos parâmetros de floculação foram realizados com a
intenção de obter os valores mais adequados do gradiente médio de floculação e do tempo de
floculação, utilizando-se o efluente do RALEx coletado no período matutino. Nessa etapa,
foram realizadas 6 séries de ensaios (6 valores de Gf testados), nas quais se verificava a
eficiência da coagulação/precipitação para 12 diferentes tempos de floculação.
Os valores mais adequados do gradiente médio de floculação e do tempo de
floculação, utilizados posteriormente nos ensaios relativos às curvas de sedimentação, foram
Gf: 40 s-1; Tf: 15 min. Os resultados desses ensaios estão no “Anexo B”.
5.4.5.3 Curvas de sedimentação
Após os ensaios de ajuste dos parâmetros de mistura rápida e floculação, de posse dos
valores mais adequados de Gm, Tm, Gf e Tf, foram realizados três ensaios de coagulação-
floculação-sedimentação, com diferentes dosagens de coagulante e pH e acompanhados os
valores remanescentes de turbidez, DQO e fósforo para cinco tempos de sedimentação
(equivalentes a velocidades de sedimentação: 4,2 cm/min; 3,2 cm/min; 2,3 cm/min; 1,4
cm/min e 0,5 cm/min).
A escolha da dosagem mais adequada não foi evidente para os resultados obtidos nos
diagramas de coagulação, de sorte que foram selecionadas arbitrariamente três dosagens
consideradas adequadas, com diferentes dosagens de coagulante (DC) e pH de coagulação,
para estudo da influência da velocidade de sedimentação nos valores remanescentes dos
parâmetros investigados. As dosagens e valores de pH escolhidos foram: DC: 100 mg/l e
pHcoag.: 6,4 (sem adição de ácido); DC: 80 mg/l e pHcoag.: 5,3 (adição de 3,5 ml de HCl -
138
3,7%); e DC: 60 mg/l e pHcoag.: 5,5 (adição de 3,5 ml de solução de HCl 3,7% (m/v)). Os
resultados desses ensaios estão reunidos no “Anexo B”.
Nas Figuras 5.30, 5.31 e 5.32 são apresentadas as curvas de sedimentação obtidas,
respectivamente, para turbidez, DQO e fósforo. De acordo com o observado nessas figuras, a
dosagem mais elevada de coagulante (100 mg/l de FeCl3.H2O), embora não tivesse o pH
devidamente ajustado, forneceu maior remoção de turbidez, DQO e fósforo em velocidades
de sedimentação mais altas, enquanto as doses menores (60 e 80 mg/l de FeCl3.H2O), que
tinham pH ajustados na região de melhor coagulação (ver diagramas da 1ª e da 2ª séries de
ensaios) apresentaram maior remoção dos parâmetros estudados em velocidades de
sedimentação menores.
Considerando-se que a velocidade de sedimentação utilizada nos ensaios para
elaboração dos diagramas de coagulação foi de 1,4 cm/min, verifica-se que os diagramas
foram elaborados "simulando" uma unidade de sedimentação com taxa de aplicação
superficial relativamente baixa, de cerca de 20 m3/m2.d. Este procedimento, entretanto, se
mostrou adequado quando foram comparados os diagramas de sedimentação com os de
flotação, conforme se verificará mais adiante.
05
1015202530354045
0 1 2 3 4 5
Vs (cm/min)
Turb
idez
Rem
anes
cent
e (u
T) DC: 100 mg/L; pH: 6,44DC: 80 mg/L; pH: 5,29DC: 60 mg/L; pH: 5,47
Figura 5.30 - Curva de sedimentação para ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
com efluente do RALEx – Turbidez remanescente OBS: Turbidez inicial: 75 NTU; Legenda: dosagem de cloreto férrico, em mg FeCl3.6H2O/L
(DC); pH de coagulação.
139
0
20
40
60
80
100
120
0 1 2 3 4 5
Vs (cm/min)
DQO
rem
anes
cent
e (m
g/L) DC: 100 mg/L; pH: 6,44
DC: 80 mg/L; pH: 5,29DC: 60 mg/L; pH: 5,47
Figura 5.31 - Curva de sedimentação para ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
com efluente do RALEx –DQO remanescente OBS: DQO inicial: 157 mg/L; Legenda: dosagem de cloreto férrico, em mg FeCl3.6H2O/L (DC); pH de coagulação.
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
0 1 2 3 4 5
Vs (cm/min)
Fósf
oro
rem
anes
cent
e(m
g P/
L)
DC: 100 mg/L; pH: 6,44DC: 80 mg/L; pH: 5,29DC: 60 mg/L; pH: 5,47
Figura 5.32 - Curva de sedimentação para ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
com efluente do RALEx – Fósforo total remanescente Concentração inicial de fósforo: 3,30 mg P/l; Legenda: dosagem de cloreto férrico, em mg
FeCl3.6H2O/L (DC); pH de coagulação.
5.4.6 Ensaios preliminares de coagulação-floculação-flotação com o efluente do RALEx
Antes dos ensaios de coagulação-floculação-flotação destinados à construção dos
diagramas de coagulação foram realizados alguns testes preliminares para determinar os
parâmetros de floculação (Gf e Tf) e a razão de recirculação mais adequados para execução da
etapa subseqüente. Em virtude de a etapa de mistura rápida ser realizada em reator separado
(jar test), os valores dos parâmetros de mistura rápida (Gm e Tm) não foram investigados,
mas adotados a partir dos valores que forneceram boas resultados nos ensaios de
140
sedimentação. Foram utilizados os seguintes valores: Gm: 800 s-1 e Tm: 5 s. Os resultados
obtidos nesses ensaios estão reunidos no “Anexo B”.
Desses ensaios, resultaram mais adequados os seguintes valores: Gf: 100 s-1; Tf: 10
min; e R: 16%, os quais foram utilizados nos ensaios subseqüentes, para construção dos
diagramas de coagulação a partir de ensaios de coagulação-floculação-flotação, com amostras
do efluente do RALEx coletadas pela manhã (mais diluída) e à tarde (menos diluída).
5.4.7 Diagramas de coagulação-floculação-flotação com o efluente do RALEx coletado
no período da manhã
Após os testes preliminares, foram realizados os ensaios de coagulação-floculação-
flotação destinados a construir os diagramas de coagulação referentes à amostra do efluente
do RALEx coletada no período matutino. Foram elaborados diagramas de coagulação para
duas velocidades de flotação: 10 cm/min e 20 cm/min, equivalentes a taxas de aplicação
superficial de, respectivamente, 144 m3/m2.dia e 288 m3/m2.dia, conforme se apresenta a
seguir. Os resultados obtidos nesses ensaios estão agrupados no “Anexo B”.
Nas Figuras 5.33, 5.34 e 5.35 são apresentados os diagramas de coagulação obtidos
para velocidade de flotação (Vf) igual a 20 cm/min, respectivamente para turbidez, DQO e
fósforo. Os diagramas de coagulação para Vf: 10 cm/min, relacionados aos mesmos
parâmetros citados, respectivamente, são mostrados nas Figuras 5.36, 5.37 e 5.38. O diagrama
relativo à condutividade é apresentado na Figura 5.39.
Na Tabela 5.7 são apresentados os valores dos coeficientes de correlação (r) entre os
resultados obtidos nas análises de condutividade, turbidez, DQO e fósforo total, para
velocidades de flotação de 10 cm/min e 20 cm/min. De modo semelhante ao observado nos
diagramas de coagulação dos ensaios de coagulação-floculação-sedimentação, também houve
elevada correlação entre os valores obtidos de turbidez, DQO e fósforo, o que também pode
ser observado “qualitativamente” pela comparação entre os diagramas. Por exemplo, a
“sobreposição” dos diagramas das Figuras 5.33, 5.34 e 5.35, ou, facultativamente, das Figuras
5.36, 5.37 e 5.38, indica que tanto para Vf: 20 cm/min quanto para Vf: 10 cm/min, as regiões
dos diagramas nas quais a coagulação foi bem sucedida para turbidez, DQO e fósforo foram
aproximadamente coincidentes, efeito semelhante ao que havia sido observado nos diagramas
obtidos com os ensaios de sedimentação.
141
Comparando-se os diagramas de coagulação das Figuras 5.33 e 5.34, relativos a Vf: 20
cm/min com, respectivamente, os das Figuras 5.35, 5.36, 5.37 e 5.38, relativos a Vf: 10
cm/min, verifica-se também haver coincidência entre as regiões de coagulação, indicando que
as regiões de coagulação obtidas não foram muito dependentes da velocidade de flotação,
considerando-se os valores de velocidade estudados.
Comparando-se desta vez os diagramas de coagulação das Figuras 5.33, 5.34, 5.35,
5.36, 5.37 e 5.38, obtidos em ensaios de flotação, com seus respectivos "diagramas
equivalentes" obtidos na sedimentação (Figuras 5.21, 5.22 e 5.23), verifica-se, tanto pelo
formato quanto pelos valores indicados nas linhas de valores remanescentes, que a flotação
foi geralmente mais eficiente na remoção de turbidez, DQO e fósforo do que a sedimentação,
considerando-se as regiões delimitadas pelas linhas de percentual remanescente.
As eficiências de remoção de turbidez, DQO e fósforo nos ensaios de flotação foram
consideravelmente mais elevadas que as observadas nos ensaios de sedimentação
principalmente na região compreendida entre pH 5,0 e 6,0. Nessa faixa de pH, para dosagens
a partir de 60 mg/l de FeCl3.6H2O, as eficiências de remoção de turbidez, DQO e fósforo
foram geralmente maiores que 95%, 80% e 90%, respectivamente. Contudo, com o ajuste
adequado do pH (adição de HCl), foram obtidas eficiências ainda mais elevadas. Por
exemplo, para Vf: 10 cm/min, dosagem de coagulante de 60 mg/l de FeCl3.6H2O e pH de 5,5,
obtiveram-se eficiências de remoção de 99% para turbidez, 89% para DQO e 98% para
fósforo. A avaliação quanto à viabilidade técnica e econômica do ajuste do pH, entretanto,
será discutida posteriormente, no item 5.4.9.
142
10
20
40
60
80
100
120140150
200
250
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
11 5
3010 43
27 48 694
45
41 2 7 51 53 42 47
2 1 13 37 39
58 2 4 18 35 53
10
1 5
184 1 15 57
94 71 1 4
13
89 4 34
108 1 13
24
1
76
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,94 mm
ol/L de NaO
H
1,9 mm
ol/L de NaO
H
3,8 mm
ol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
2,3 mm
ol/L de HC
l
3,1 mm
ol/L de HC
l
Figura 5.33 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Manhã
(Vf: 20 cm/min): percentuais de Turbidez remanescente. Coleta: Data-horário: 12/08/03, às 7h50min. Ensaios: Data-horário: 12/08/03, das 8h50min às 17h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 19,0 ± 0,0ºC; pH: 6,99 ± 0,03; Turbidez: 69 ± 9,8 uT; DQO: 149 ± 7 mg/l; fósforo total: 3,17 ± 0,04 mg P/l;Condutividade: 411 ± 9 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 5 s; Gf: 100 s–1; Tf: 10 min; Vf: 20 cm/min; R: 16%; Psat: 450 ± 10 kPa; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
143
10
20
40
60
80
100
120140150
200
250
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
30
45
16
63
43
301456
59 7 43
37
19124665
59 811
38 57
36
535130
238
40 15 26
8 18 35 54 52
54 506761171336
2418
49 74
4614
17 14
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,94 mm
ol/L de NaO
H
1,9 mm
ol/L de NaO
H
3,8 mm
ol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
2,3 mm
ol/L de HC
l
3,1 mm
ol/L de HC
l
Figura 5.34 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Manhã
(Vf: 20 cm/min): percentuais de DQO remanescente. Coleta: Data-horário: 12/08/03, às 7h50min. Ensaios: Data-horário: 12/08/03, das 8h50min às 17h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 19,0 ± 0,0ºC; pH: 6,99 ± 0,03; Turbidez: 69 ± 9,8 uT; DQO: 149 ± 7 mg/l; fósforo total: 3,17 ± 0,04 mg P/l;Condutividade: 411 ± 9 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 5 s; Gf: 100 s–1; Tf: 10 min; Vf: 20 cm/min; R: 16%; Psat: 450 ± 10 kPa; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
144
10
20
40
60
80
100
120140150
200
250
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
30
45
2
83
57
6280
83 5 28
50
324186
84 2 121
59
54
6637
62
70 2 5 22
49591623
54
47
3 12 79 80 58 66
90856
7629
46 34
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,94 mm
ol/L de NaO
H
1,9 mm
ol/L de NaO
H
3,8 mm
ol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
2,3 mm
ol/L de HC
l
3,1 mm
ol/L de HC
l
Figura 5.35 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Manhã
(Vf: 20 cm/min): percentuais de Fósforo total remanescente. Coleta: Data-horário: 12/08/03, às 7h50min. Ensaios: Data-horário: 12/08/03, das 8h50min às 17h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 19,0 ± 0,0ºC; pH: 6,99 ± 0,03; Turbidez: 69 ± 9,8 uT; DQO: 149 ± 7 mg/l; fósforo total: 3,17 ± 0,04 mg P/l;Condutividade: 411 ± 9 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 5 s; Gf: 100 s–1; Tf: 10 min; Vf: 20 cm/min; R: 16%; Psat: 450 ± 10 kPa; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
145
10
20
40
60
80
100
120140150
200
250
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
30
45
10 3
9 33
253
36 64
136 5 46 45 33 36
10
37
3234111
165
71
89
98
103
80
1
2
28173
11
5
14 45
12
23
91
41
3
1
60
23
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,94 mm
ol/L de NaO
H
1,9 mm
ol/L de NaO
H
3,8 mm
ol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
2,3 mm
ol/L de HC
l
3,1 mm
ol/L de HC
l
Figura 5.36 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Manhã
(Vf: 10 cm/min): percentuais de Turbidez remanescente. Coleta: Data-horário: 12/08/03, às 7h50min. Ensaios: Data-horário: 12/08/03, das 8h50min às 17h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 19,0 ± 0,0ºC; pH: 6,99 ± 0,03; Turbidez: 69 ± 9,8 uT; DQO: 149 ± 7 mg/l; fósforo total: 3,17 ± 0,04 mg P/l;Condutividade: 411 ± 9 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 5 s; Gf: 100 s–1; Tf: 10 min; Vf: 10 cm/min; R: 16%; Psat: 450 ± 10 kPa; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
146
10
20
40
60
80
100
120140150
200
250
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
30
45
12 11
12
22
27 11
1661 66
44
23 53 53 44 55
9 52443413
38 4337169
34
45
7 30
117 31 5351
58 43 5 17
33
47
57
35
256
8
7
52
53
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,94 mm
ol/L de NaO
H
1,9 mm
ol/L de NaO
H
3,8 mm
ol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
2,3 mm
ol/L de HC
l
3,1 mm
ol/L de HC
l
Figura 5.37 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Manhã
(Vf: 10 cm/min): percentuais de DQO remanescente. Coleta: Data-horário: 12/08/03, às 7h50min. Ensaios: Data-horário: 12/08/03, das 8h50min às 17h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 19,0 ± 0,0ºC; pH: 6,99 ± 0,03; Turbidez: 69 ± 9,8 uT; DQO: 149 ± 7 mg/l; fósforo total: 3,17 ± 0,04 mg P/l;Condutividade: 411 ± 9 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 5 s; Gf: 100 s–1; Tf: 10 min; Vf: 10 cm/min; R: 16%; Psat: 450 ± 10 kPa; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
147
10
20
40
60
80
100
120140150
200
250
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
30
45
80
2
73
57
41
81 5 19
50
347085
79 6 11 55
55
5832
56
234259
52 2
2 2 14 55 41
7251737510
475
83 89
7428
42 34
3
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,94 mm
ol/L de NaO
H
1,9 mm
ol/L de NaO
H
3,8 mm
ol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
2,3 mm
ol/L de HC
l
3,1 mm
ol/L de HC
l
Figura 5.38 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Manhã
(Vf: 10 cm/min): percentuais de Fósforo total remanescente. Coleta: Data-horário: 12/08/03, às 7h50min. Ensaios: Data-horário: 12/08/03, das 8h50min às 17h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 19,0 ± 0,0ºC; pH: 6,99 ± 0,03; Turbidez: 69 ± 9,8 uT; DQO: 149 ± 7 mg/l; fósforo total: 3,17 ± 0,04 mg P/l;Condutividade: 411 ± 9 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 5 s; Gf: 100 s–1; Tf: 10 min; Vf: 10 cm/min; R: 16%; Psat: 450 ± 10 kPa; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
148
10
20
40
60
80
100
120140150
200
250
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
30
45
705
1435
667 682 802
1539
782540592
749 504 503 637
1670
704631491
489641
535
464
486 454
537
530 598 680
1803
585524449479511
677
621
595
908 564
479
496
500 472 442 514 560 651
436464
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,94 mm
ol/L de NaO
H
1,9 mm
ol/L de NaO
H
3,8 mm
ol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
2,3 mm
ol/L de HC
l
3,1 mm
ol/L de HC
l
Figura 5.39 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Manhã
(Vf: 20 cm/min): Condutividade (µS/cm a 25ºC). Coleta: Data-horário: 12/08/03, às 7h50min. Ensaios: Data-horário: 12/08/03, das 8h50min às 17h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 19,0 ± 0,0ºC; pH: 6,99 ± 0,03; Turbidez: 69 ± 9,8 uT; DQO: 149 ± 7 mg/l; fósforo total: 3,17 ± 0,04 mg P/l;Condutividade: 411 ± 9 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 5 s; Gf: 100 s–1; Tf: 10 min; Vf: 20 cm/min; R: 16%; Psat: 450 ± 10 kPa; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
149
Tabela 5.7 – Coeficientes de correlação amostral entre diferentes parâmetros analisados nos ensaios de coagulação-floculação-flotação para obtenção dos diagramas de coagulação do efluente do RALEx coletado no período da manhã, para
Coeficiente de correlação - r
(velocidade de flotação - Vf)
↓ Con
dutiv
idad
e -
Turb
idez
Con
dutiv
idad
e -
DQ
O
Con
dutiv
idad
e -
fósf
oro
tota
l
Turb
idez
- D
QO
Turb
idez
-
fósf
oro
tota
l
DQ
O -
fósf
oro
tota
l
r (20 cm/min) 0,0418 0,1573 0,2336 0,8684 0,8685 0,8773 r (10 cm/min) 0,0236 0,1675 0,2225 0,7941 0,8491 0,8679
Ainda da comparação com os ensaios de coagulação-floculação-sedimentação,
verifica-se que nos ensaios de coagulação-floculação-flotação com o efluente do RALEx a
fronteira que delimita a região de reestabilização, a exemplo do verificado na 1ª e 2ª séries de
ensaios (itens 5.4.2 e 5.4.3), situou-se em pH aproximadamente igual a 4,0 e dosagens de
coagulante maiores que 100 mg/l de FeCl3.6H2O. De modo semelhante, do lado direito dos
diagramas, as curvas de percentual remanescente de turbidez, DQO e fósforo também
apresentam tendência ascendente (quanto mais alto o pH, maior deve ser a dosagem de
coagulante para obter a mesma eficiência), o que reforça a idéia de que, para o efluente do
RALEx, o aumento do pH é prejudicial à coagulação com aplicação de cloreto férrico.
Em relação aos procedimentos de ensaios adotados, de modo geral, as amostras do
efluente coletadas nas 1ª e 2ª séries de ensaios (itens 5.4.2 e 5.4.3) apresentavam valores de
turbidez, DQO e fósforo, próximos aos observados na amostra utilizada nestes ensaios. Além
disso, o diagrama de condutividade, apresentado na Figura 5.39 mostrou-se bastante
semelhante àqueles apresentados nas Figuras 5.20 e 5.24. Tais semelhanças nas características
de efluentes coletados em dias distintos ratificam a exeqüibilidade da comparação entre os
resultados obtidos.
A exemplo do que se verificou nos diagramas obtidos a partir de ensaios de
sedimentação, também nos diagramas de coagulação relativos à flotação, a escolha da
dosagem de coagulante "ótima" não é trivial. Por exemplo, a adição de certa quantidade de
ácido ao efluente do reator fez com que a remoção de turbidez, DQO e fósforo fosse mais
eficiente com a utilização de dosagens mais baixas de cloreto férrico; entretanto, em uma ETE
real, o ajuste da dosagem de coagulante e do pH será condicionado a diversos fatores, como
produção de lodo, custo do coagulante e dos demais produtos químicos, possibilidade de
corrosão das instalações, qualidade exigida para o efluente final, dentre outros fatores. Esses
aspectos são discutidos em detalhes no item 5.4.9.
150
5.4.8 Diagramas de coagulação-floculação-flotação com o efluente do RALEx coletado
no período da tarde
Os ensaios realizados com amostra do efluente do RALEx coletada à tarde tinham
como motivação principal verificar as modificações provocadas nos diagramas de coagulação,
pela utilização de um efluente menos diluído, em comparação com os resultados obtidos nos
ensaios com o efluente coletado pela manhã (mais diluído).
Nas Figuras 5.40, 5.41 e 5.42 são apresentados os diagramas de coagulação obtidos
para velocidade de flotação (Vf) igual a 20 cm/min, respectivamente para turbidez, DQO e
fósforo. Os diagramas de coagulação mostrados nas Figuras 5.43, 5.44 e 5.45, relacionados,
respectivamente, aos mesmos parâmetros citados anteriormente, são referentes aos resultados
obtidos para Vf: 10 cm/min. O diagrama relativo à condutividade é apresentado na Figura
5.46.
Os diagramas de coagulação referentes aos ensaios com a amostra do efluente do
RALEx coletada à tarde se mostraram semelhantes aos obtidos no ensaio com o efluente da
manhã. Entretanto, a exemplo do que se havia verificado na comparação entre os diagramas
de coagulação relativos à sedimentação para os períodos da manhã e da tarde, também nos
ensaios de flotação a coagulação do efluente do RALEx coletado à tarde foi efetiva em uma
região mais estreita que a apresentada nos diagrama referentes ao efluente da manhã, para
turbidez, DQO e fósforo.
Em comparação com os diagramas obtidos nos ensaios de coagulação-floculação-
sedimentação com efluente coletado à tarde (ver item 5.4.4), os diagramas obtidos nos ensaios
de coagulação-floculação-flotação com efluente também coletado à tarde demonstraram que,
em geral, a flotação novamente possibilitou eficiências de remoção de turbidez, DBO e
fósforo bem mais elevadas do que as obtidas com a sedimentação, para mesmos valores de pH
e dosagem de coagulante. Por exemplo, nos ensaios de flotação, para Vf: 10 cm/min, dosagem
de coagulante igual a 60 mg/l de FeCl3.6H2O e pH de aproximadamente 5,2 (ver ponto nas
Figuras 5.43, 5.44 e 5.45), as eficiências de remoção de turbidez, DQO e fósforo foram de,
respectivamente, 96%, 71% e 83%. Nos ensaios de sedimentação, por sua vez, para Vs: 1,4
cm/min e condições de dosagem de coagulante de 60 mg/l de FeCl3.6H2O e pH: 5,3, as
eficiências de remoção foram: 87% para turbidez, 66% para DQO e 76% para fósforo (ver
Figuras 5.26, 5.27 e 5.28).
151
10
20
40
60
80
100
120
150
200
250
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
30
45
10 104
87
2551100
117 2 2
86152179
101 1 1 3 42
36
10586578019113
155
12 6 58
26 59 60 94
919874
246 71 81 105
6
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,94 mm
ol/L de NaO
H
1,9 mm
ol/L de NaO
H3,8 m
mol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaOH
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
2,3 mm
ol/L de HC
l
3,1 mm
ol/L de HC
l
Figura 5.40 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Tarde
(Vf: 20 cm/min): percentuais de Turbidez remanescente. Coleta: Data-horário: 19/08/03, às 12h10min. Ensaios: Data-horário: 19/08/03, das 13h às 21h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 22,4 ± 0,2ºC; pH: 6,92 ± 0,05; Turbidez: 112 ± 9,7 uT; DQO: 272 ± 7 mg/l; fósforo total: 5,05 ± 0,15 mg P/l;Condutividade: 577 ± 10 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 5 s; Gf: 100 s–1; Tf: 10 min; Vf: 20 cm/min; R: 16%; Psat: 450 ± 10 kPa; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
152
10
20
40
60
80
100
120
150
200
250
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
30
45
100 31
34 90
84
4729
90 21 26
8442252166
82 24 23 29 57
60
23 38 46 80 71 88 97
947064572764
41 32 73 81 93 94
9484806928
28
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,94 mm
ol/L de NaO
H
1,9 mm
ol/L de NaO
H3,8 m
mol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaOH
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
2,3 mm
ol/L de HC
l
3,1 mm
ol/L de HC
l
Figura 5.41 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Tarde
(Vf: 20 cm/min): percentuais de DQO remanescente. Coleta: Data-horário: 19/08/03, às 12h10min. Ensaios: Data-horário: 19/08/03, das 13h às 21h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 22,4 ± 0,2ºC; pH: 6,92 ± 0,05; Turbidez: 112 ± 9,7 uT; DQO: 272 ± 7 mg/l; fósforo total: 5,05 ± 0,15 mg P/l;Condutividade: 577 ± 10 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 5 s; Gf: 100 s–1; Tf: 10 min; Vf: 20 cm/min; R: 16%; Psat: 450 ± 10 kPa; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
153
10
20
40
60
80
100
120
150
200
250
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
30
45
7 89
84
143282
100
79
3
2
4
2 8 81
2831182
41
5 12 25 77 64 88 100
948275381068
33 20 100 93 94 93
9795958425
47
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,94 mm
ol/L de NaO
H
1,9 mm
ol/L de NaO
H3,8 m
mol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaOH
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
2,3 mm
ol/L de HC
l
3,1 mm
ol/L de HC
l
Figura 5.42 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Tarde
(Vf: 20 cm/min): percentuais de Fósforo total remanescente. Coleta: Data-horário: 19/08/03, às 12h10min. Ensaios: Data-horário: 19/08/03, das 13h às 21h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 22,4 ± 0,2ºC; pH: 6,92 ± 0,05; Turbidez: 112 ± 9,7 uT; DQO: 272 ± 7 mg/l; fósforo total: 5,05 ± 0,15 mg P/l;Condutividade: 577 ± 10 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 5 s; Gf: 100 s–1; Tf: 10 min; Vf: 20 cm/min; R: 16%; Psat: 450 ± 10 kPa; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
154
10
20
40
60
80
100
120
150
200
250
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
30
45
92 1
7 94
171
106 2 1 72
54141178
86 1 1 2 30
33
554651651363
59 1 16 48 48 85
8592654812
2
4
45 69 77 101
4
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,94 mm
ol/L de NaO
H
1,9 mm
ol/L de NaO
H3,8 m
mol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaOH
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
2,3 mm
ol/L de HC
l
3,1 mm
ol/L de HC
l
Figura 5.43 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Tarde
(Vf: 10 cm/min): percentuais de Turbidez remanescente. Coleta: Data-horário: 19/08/03, às 12h10min. Ensaios: Data-horário: 19/08/03, das 13h às 21h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 22,4 ± 0,2ºC; pH: 6,92 ± 0,05; Turbidez: 112 ± 9,7 uT; DQO: 272 ± 7 mg/l; fósforo total: 5,05 ± 0,15 mg P/l;Condutividade: 577 ± 10 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 5 s; Gf: 100 s–1; Tf: 10 min; Vf: 10 cm/min; R: 16%; Psat: 450 ± 10 kPa; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
155
10
20
40
60
80
100
120
150
200
250
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
3031
69 82 8525
45
33 29 72 71 84 91
57 23 42 67 65
23 38 39 70 66 66 73
53
70 24 30 57
65 36 38 42 69
79 21 21
62 19 41
32 81
30
94
90
26
80
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,94 mm
ol/L de NaO
H
1,9 mm
ol/L de NaO
H3,8 m
mol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaOH
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
2,3 mm
ol/L de HC
l
3,1 mm
ol/L de HC
l
Figura 5.44 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Tarde
(Vf: 10 cm/min): percentuais de DQO remanescente. Coleta: Data-horário: 19/08/03, às 12h10min. Ensaios: Data-horário: 19/08/03, das 13h às 21h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 22,4 ± 0,2ºC; pH: 6,92 ± 0,05; Turbidez: 112 ± 9,7 uT; DQO: 272 ± 7 mg/l; fósforo total: 5,05 ± 0,15 mg P/l;Condutividade: 577 ± 10 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 5 s; Gf: 100 s–1; Tf: 10 min; Vf: 10 cm/min; R: 16%; Psat: 450 ± 10 kPa; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
156
10
20
40
60
80
100
120
150
200
250
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
30
45
74 2 1
4
8
87
781398
73
74 1
1 1 7 49
1 2 23
38
4 6 20 70 62 43 67
91797528767
32 17 98 89 91 98
9999968624
47
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,94 mm
ol/L de NaO
H
1,9 mm
ol/L de NaO
H3,8 m
mol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaOH
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
2,3 mm
ol/L de HC
l
3,1 mm
ol/L de HC
l
Figura 5.45 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Tarde
(Vf: 10 cm/min): percentuais de Fósforo total remanescente. Coleta: Data-horário: 19/08/03, às 12h10min. Ensaios: Data-horário: 19/08/03, das 13h às 21h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 22,4 ± 0,2ºC; pH: 6,92 ± 0,05; Turbidez: 112 ± 9,7 uT; DQO: 272 ± 7 mg/l; fósforo total: 5,05 ± 0,15 mg P/l;Condutividade: 577 ± 10 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 5 s; Gf: 100 s–1; Tf: 10 min; Vf: 10 cm/min; R: 16%; Psat: 450 ± 10 kPa; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
157
10
20
40
60
80
100
120
150
200
250
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
30
45
749
785683 650 622 603
680610634659690820
868 712
716
672
677
639
645 622 695
601 689
754 841
703
816 690 658 630 793
733
813
742
697
684
665
677 649
841
990
970
1241
1111
921806
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,94 mm
ol/L de NaO
H
1,9 mm
ol/L de NaO
H3,8 m
mol/L de NaO
H
7,5 mm
ol/L de NaOH
0,76 mm
ol/L de HC
l
1,5 mm
ol/L de HC
l
2,3 mm
ol/L de HC
l
3,1 mm
ol/L de HC
l
Figura 5.46 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do efluente do RALEx – Tarde
(Vf: 10 cm/min): Condutividade (µS/cm a 25ºC).. Coleta: Data-horário: 19/08/03, às 12h10min. Ensaios: Data-horário: 19/08/03, das 13h às 21h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 22,4 ± 0,2ºC; pH: 6,92 ± 0,05; Turbidez: 112 ± 9,7 uT; DQO: 272 ± 7 mg/l; fósforo total: 5,05 ± 0,15 mg P/l;Condutividade: 577 ± 10 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 5 s; Gf: 100 s–1; Tf: 10 min; Vf: 10 cm/min; R: 16%; Psat: 450 ± 10 kPa; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
158
Conforme se observou em todos os ensaios realizados com o efluente do RALEx,
também nesta série de ensaios houve elevada correlação entre os valores obtidos de turbidez,
DQO e fósforo total, conforme se observa na Tabela 5.8. Esse fato sugere que a turbidez, que
é um parâmetro cuja determinação é muito rápida e que pode ser medido continuamente (in
line), pode ser utilizada para auxiliar no controle operacional de ETEs com sistemas de
tratamento físico-químico, principalmente no monitoramento da qualidade do efluente final.
Tabela 5.8 – Coeficientes de correlação amostral entre os parâmetros analisados nos ensaios de coagulação-floculação-flotação para obtenção dos diagramas de coagulação do efluente do RALEx – Tarde
Coeficiente de correlação - r
(velocidade de flotação - Vf) C
ondu
tivid
ade
- Tu
rbid
ez
Con
dutiv
idad
e -
DQ
O
Con
dutiv
idad
e -
fósf
oro
tota
l
Turb
idez
- D
QO
Turb
idez
-
fósf
oro
tota
l
DQ
O -
fósf
oro
tota
l
r (20 cm/min) 0,1740 0,1207 0,0448 0,9751 0,9343 0,9451r (10 cm/min) 0,1217 0,0611 -0,0090 0,9353 0,9188 0,9286
5.4.9 Discussão sobre resultados obtidos em ensaios de coagulação/precipitação com o
efluente do RALEx
Com o objetivo de avaliar de forma mais abrangente os resultados obtidos nos
diversos ensaios de coagulação/precipitação realizados com o efluente do RALEx, a seguir
são feitas algumas considerações sobre o conjunto desses ensaios, tanto aqueles cuja
separação de sólidos foi feita por sedimentação quanto por flotação por ar dissolvido.
5.4.9.1 Considerações sobre estratégias para controle de odores em ETEs com reatores
anaeróbios e coagulação com cloreto férrico
Um procedimento que tem se tornado freqüente em algumas estações que empregam
reatores anaeróbios consiste na adição de cal (ou outro alcalinizante) ao esgoto bruto para
elevar o pH do esgoto e evitar a liberação de maus odores, principalmente gás sulfídrico)
pelos reatores anaeróbios. Este procedimento às vezes é também utilizado quando há
problemas no reator, como sobrecarga orgânica ou hidráulica, ou durante o período de partida,
o que é geralmente benéfico para o funcionamento do reator biológico, na medida em que
159
aumenta a alcalinidade do esgoto, elevando a capacidade de neutralização do excesso de
ácidos voláteis (tamponamento) que geralmente são produzidos nesses eventos. Naturalmente,
isso também resulta na elevação da alcalinidade e do pH do efluente do reator anaeróbio.
Contudo, conforme se pôde observar em todos os diagramas de coagulação do efluente
do reator anaeróbio, tanto para sedimentação quanto para flotação, esse aumento do pH no
efluente do reator anaeróbio é prejudicial à coagulação com cloreto férrico. Desse modo, em
sistemas que empregam o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios com adição de
cloreto férrico, devem ser previstas outras medidas que não a adição de alcalinizante para
mitigar os problemas com maus odores.
5.4.9.2 Determinação da dosagem de cloreto férrico e pH “mais adequados” em ensaios de
coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx
Conforme já foi mencionado, a determinação da dosagem de coagulante a ser
empregada em um sistema de tratamento (ou pós-tratamento) de esgoto por
coagulação/precipitação não é trivial. Geralmente, o procedimento empregado consiste na
realização de ensaios em reator de bancada (jar test ou flotateste), em que são testadas várias
dosagens de coagulante e cujos resultados podem ser expressos como no gráfico da Figura
5.47, o qual foi traçado a partir dos resultados de turbidez dos ensaios de coagulação-
floculação-sedimentação (2ª série, período da manhã) com o efluente do RALEx nos quais
não houve adição adição de ácido ou base (ver “Anexo B”).
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250
DC (mg FeCl3.6H2O/L)
Rem
oção
de
turb
idez
Figura 5.47 – Curva “típica” de remoção percentual de turbidez em ensaios de coagulação-
floculação-sedimentação com cloreto férrico.
160
Verifica-se na Figura 5.47 que o emprego de baixas dosagens de cloreto férrico (até 40
mg de FeCl3.6H2O/L, aproximadamente, na Figura 5.47) resultou em pequena eficiência de
remoção de turbidez; com o aumento da dosagem, entretanto, essa eficiência se elevou
exponencialmente e a partir de certa dosagem de cloreto férrico (cerca de 100 mg de
FeCl3.6H2O/L, na Figura 5.47), mesmo com nova de adição coagulante, praticamente não
ocorre aumento na eficiência de remoção de turbidez. Comportamento semelhante é
observado se, em vez de turbidez, forem avaliadas as eficiências de remoção de cor aparente,
DQO ou fósforo.
É importante observar, entretanto, que a condição mais “desejável” em qualquer
sistema de tratamento de esgoto é aquela na qual a eficiência de remoção de constituintes é
máxima e o custo para tanto é mínimo. Essa condição pode ser expressa pela relação
“benefício/custo”, na qual, em uma ETE, o “benefício” é a remoção dos constituintes do
esgoto –– que deve ser maximizada –– e o “custo” representa todos os gastos com produtos
químicos, gerenciamento do lodo, energia elétrica etc., que devem ser minimizados.
A eficiência de remoção dos constituintes do esgoto, para cada dosagem de coagulante
empregada, pode ser obtida diretamente de gráficos como o da Figura 5.47. Os custos com
produtos químicos, por sua vez, variam linearmente com as dosagens empregadas dos
mesmos. Por exemplo, na Figura 5.48, é apresentado um gráfico em que se observa o custo
com cloreto férrico, por m3 tratado, de acordo com a dosagem de cloreto férrico.
Assim, dividindo-se as eficiências de remoção de turbidez apresentadas na Figura 5.47
pelos custos com coagulante (por simplicidade, os demais custos não foram considerados)
apresentados na Figura 5.48, pode-se traçar o gráfico da dosagem de coagulante em função da
eficiência de remoção de turbidez dividida pelos custos com coagulante por m3 tratado
(função benefício/custo), conforme se observa na Figura 5.49.
Na Figura 5.49, observa-se que a relação “benefício/custo” (i.e., a eficiência de
remoção de turbidez dividida pelo custo por m3 tratado) tende para infinito quando a dosagem
de cloreto férrico (e, conseqüentemente, o custo) se aproxima de zero. Naturalmente, para
dosagens de coagulante muito baixas as eficiências de remoção também são demasiadamente
pequenas, e portanto não há interesse em utilizar tais dosagens. Contudo, com o aumento
progressivo da dosagem de cloreto férrico, essa relação decresce até atingir um ponto de
mínimo (40 mg de FeCl3.6H2O/L, na curva da Figura 5.49) e novamente crescer até um certo
valor máximo (na Figura 5.49, esse valor situa-se aproximadamente em dosagem de cloreto
férrico igual a 60 mg de FeCl3.6H2O/L), após o que a curva volta a decrescer, com o aumento
161
da dosagem de cloreto férrico. Observa-se portanto, que a máxima relação benefício/custo
para a remoção de turbidez por coagulação com cloreto férrico, para dosagens usuais, ocorre
no “pico” (ponto de máximo) da curva que representa a relação benefício/custo. Na Figura
5.49, esse ponto ocorre para dosagem de aproximadamente 60 mg de FeCl3.6H2O/L.
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0 50 100 150 200 250 300DC (mg FeCl3.6H2O/L)
Cust
o co
m c
oagu
lant
e (R
$/m
3 )
Figura 5.48 – Custo19 com coagulante (cloreto férrico) por m3 tratado, de acordo com a
dosagem de cloreto férrico empregada
-
5
10
15
20
25
0 50 100 150 200 250 300DC (mg FeCl3.6H2O/L)
Rem
oção
de
turb
idez
/Cus
to
[%/(R
$/m
3 )]
Figura 5.49 – Curva típica da dosagem de coagulante em função da eficiência de remoção de
turbidez dividida pelo custo por m3 tratado (relação “benefício/custo”)
19 Preço considerado: cloreto férrico comercial (40% de FeCl3): R$ 600,00/ton. (Fonte: calculado a partir de SANEAGO, 2005; SEMAE Piracicaba, 2005 e SANEPAR, 2005)
162
A forma de análise descrita anteriormente pode ser estendida, incluindo-se os demais
custos envolvidos no sistema de tratamento como, por exemplo: outros produtos químicos,
energia elétrica, tratamento e disposição do lodo, e mesmo eventuais penalidades, na
circunstância de os padrões legais não serem obedecidos.
Observou-se nos vários diagramas de coagulação obtidos com o efluente do RALEx
(tanto os referentes à sedimentação quanto à flotação), que as maiores eficiências de remoção
de turbidez, cor aparente, DQO e fósforo total, com menores dosagens de cloreto férrico,
geralmente ocorriam em valores de pH abaixo do neutro, sendo que o ponto de mínimo das
curvas na maioria dos diagramas situava-se geralmente em valores de pH em torno de 5,0.
Para atingir essas “faixas”, contudo, em todos os ensaios realizados, uma das duas condições
eram necessárias: ou se adicionava ácido clorídrico, além de cloreto férrico, ou eram
empregadas dosagens mais elevadas de cloreto férrico, mas sem adição de HCl. A decisão
entre qual dessas alternativas era mais adequada, entretanto, não pôde ser realizada
anteriormente. Contudo, essa avaliação pode ser feita a partir da análise benefício/custo
descrita anteriormente.
Sendo assim, considerando-se, por exemplo, os dados obtidos na 2ª série (Manhã) de
ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx para obtenção dos
diagramas de coagulação (item 5.4.3), pode-se avaliar se é mais vantajoso fazer a correção do
pH ou se o emprego de dosagens de cloreto mais elevadas (ver também Figuras 5.21 a 5.23 –
pág. 124 a 126). Na Figura 5.50, é apresentado o gráfico com as curvas que expressam as
relações “benefício/custo” para a coagulação com cloreto férrico sem a adição de ácido ou
base, ou com a adição de diferentes dosagens de HCl ou NaOH. Observa-se nesta figura que,
considerando-se apenas os custos com produtos químicos (i.e., cloreto férrico, ácido clorídrico
e hidróxido de sódio), o emprego de cloreto férrico isoladamente resulta em maior eficiência
de remoção com menor custo do que qualquer outra situação, seja com adição de HCl ou de
NaOH, para qualquer dosagem de cloreto férrico empregada. Além disso, a dosagem que
possibilita a maior relação “benefício/custo” é de aproximadamente 60 mg de FeCl3.6H2O/L.
Esta forma de análise pode ser empregada para avaliar a remoção de outros
constituintes do esgoto, como DQO e fósforo, conforme se observa nas Figuras 5.51 e 5.52,
respectivamente. Nessas Figuras, também se observa que, considerando-se apenas o custo
com produtos químicos, a relação benefício/custo resulta mais elevada com o uso exclusivo
de cloreto férrico, ou seja, sem adição de ácido ou base. Isso se verifica em praticamente todas
as dosagens investigadas, com exceção da remoção de fósforo quando empregada a dosagem
de 40 mg de FeCl3.6H2O/L, em que a adição de 0,76 mmol de HCl/L resulta em aumento
163
“substancial” da eficiência de remoção (em comparação com o ensaio realizado sem adição de
HCl), de modo que a relação “beneficio/custo” torna-se mais favorável, embora o custo com
produtos químicos (cloreto férrico e ácido clorídrico) seja maior. Entretanto, tanto para a
remoção de DQO quanto de fósforo, a máxima (ponto de máximo da curva) relação
“benefício/custo” também ocorre sem adição de ácido ou base.
Há que se considerar, entretanto, que a dosagem de cloreto férrico com maior relação
benefício/custo para remoção de DQO foi 60 mg de FeCl3.6H2O/L, a exemplo do que se
observou para a turbidez. Para remoção de fósforo, entretanto, a dosagem que resultou em
máxima relação benefício/custo foi 80 mg de FeCl3.6H2O/L, sendo que essa relação também
foi elevada para dosagens de 60 e 100 mg de FeCl3.6H2O/L. Logo, é preciso estabelecer um
critério para determinar qual dosagem deve ser adotada.
-
5
10
15
20
25
0 50 100 150 200 250 300DC (mg FeCl3.6H2O/L)
Rem
oção
de
turb
idez
/Cus
to[%
/(R$/
m3 )]
Sem adição de ácido ou base0,5 mmol NaOH/L0,88 mmol NaOH/L1,6 mmol NaOH/L3,1 mmol NaOH/L7,5 mmol NaOH/L0,76 mmol HCl/L1,5 mmol HCl/L
Figura 5.50 – Dosagem de coagulante em função da eficiência de remoção de turbidez
dividida pelo custo20 por metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”), de acordo com a dosagem de HCl ou NaOH – Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx - Manhã (2ª série)21.
20 Preços considerados para cálculo do custo: Cloreto férrico comercial (40% de FeCl3): R$ 600,00/ton; Hidróxido de sódio (escamas): R$ 2.000,00/ton; Ácido clorídrico comercial (37% de HCl): R$ 1.200,00/ton (Fonte: SANEAGO, 2005; SEMAE Piracicaba, 2005; SANEPAR, 2005; COPASA, 2005). 21 As eficiências de remoção obtidas em cada ponto de cada curva podem ser observadas no respectivo diagrama de coagulação, para cada parâmetro investigado (neste caso, o diagrama encontra-se na Figura 5.21, p. 124).
164
-
2
4
6
8
10
12
14
0 50 100 150 200 250 300DC (mg FeCl3.6H2O/L)
Rem
oção
de
DQ
O/C
usto
[%/(R
$/m3 )]
Sem adição de ácido ou base0,5 mmol NaOH/L0,88 mmol NaOH/L1,6 mmol NaOH/L3,1 mmol NaOH/L7,5 mmol NaOH/L0,76 mmol HCl/L1,5 mmol HCl/L
Figura 5.51 –Dosagem de coagulante em função da eficiência de remoção de DQO dividida
pelo custo20 por metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”), de acordo com a dosagem de HCl ou NaOH – Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx - Manhã (2ª série).
-
2
4
6
8
10
12
0 50 100 150 200 250 300DC (mg FeCl3.6H2O/L)
Rem
oção
de
Fósf
oro/
Cus
to[%
/(R$/
m3 )]
Sem adição de ácido ou base0,5 mmol NaOH/L0,88 mmol NaOH/L1,6 mmol NaOH/L3,1 mmol NaOH/L7,5 mmol NaOH/L0,76 mmol HCl/L1,5 mmol HCl/L
Figura 5.52 – Curvas de dosagem de coagulante em função da eficiência de remoção de
fósforo dividida pelo custo20 por metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”), de acordo com a dosagem de HCl ou NaOH – Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente do RALEx - Manhã (2ª série).
De fato, a dosagem que deverá ser empregada em uma ETE pode não ser aquela cuja
relação benefício/custo é máxima, mas sim a que possibilite o atendimento dos padrões de
lançamento e de qualidade do corpo receptor ou de padrões para finalidades específicas de
reúso, para todos os constituintes do esgoto cuja remoção ocorra em decorrência da
165
coagulação/precipitação. Logo, essa dosagem será determinada por um dos constituintes do
esgoto: aquele cuja remoção necessite da maior dosagem de coagulante. Em termos práticos,
devido aos valores extremamente restritivos dos padrões de qualidade estabelecidos na
legislação ambiental brasileira (Resolução CONAMA nº. 357), no caso do lançamento do
efluente em corpos d’água, é provável que em muitos casos a dosagem de coagulante a ser
empregada seja determinada pela necessidade de remoção de fósforo.
5.4.9.3 Determinação da dosagem de cloreto férrico e pH “mais adequados” em ensaios de
coagulação-floculação-flotação com o efluente do RALEx
A análise empregada nos ensaios de coagulação-floculação-sedimentação também
pode ser empregada para avaliar os ensaios com separação de sólidos por flotação por ar
dissolvido. Na composição dos custos da flotação, entretanto, além dos custos com produtos
químicos (cloreto férrico, ácido clorídrico e hidróxido de sódio), foram também considerados
os gastos com energia elétrica, por metro cúbico, para saturação da água com ar comprimido à
pressão de 450 kPa. A memória de cálculo encontra-se no “Anexo E”.
Nas Figuras 5.53 a 5.55 são apresentados os gráficos com as curvas relação
“benefício/custo” para turbidez, DQO e fósforo, respectivamente, referentes aos ensaios de
coagulação-floculação-flotação com o efluente do RALEx (amostra coletada pela manhã).
Nas Figuras 5.53 e 5.54 observa-se que, para remoção de turbidez e DQO, a relação
“benefício/custo” foi mais elevada sem adição de ácido ou base, para qualquer dosagem de
cloreto férrico. Além disso, essa relação foi máxima, em ambos os casos, para a dosagem de
80 mg de FeCl3.6H2O/L. Para remoção de fósforo (Figura 5.55), entretanto, para dosagens de
cloreto férrico menores que 80 mg de FeCl3.6H2O/L, a relação “benefício/custo” foi mais
elevada quando houve adição de HCl. Contudo, é importante salientar que não foram
considerados os custos decorrentes da corrosão dos equipamentos ou da eventual necessidade
de ajuste do pH para o reúso ou o lançamento do efluente tratado em corpos receptores.
166
-
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
0 50 100 150 200 250 300DC (mg FeCl3.6H2O/L)
Rem
oção
de
turb
idez
/Cus
to
[%/(R
$/m3 )]
Sem adição de ácido ou base0,94 mmol NaOH/L1,9 mmol NaOH/L3,8 mmol NaOH/L7,5 mmol NaOH/L0,76 mmol HCl/L1,5 mmol HCl/L2,3 mmol HCl/L3,1 mmol HCl/L
Figura 5.53 – Dosagem de coagulante em função da eficiência de remoção de turbidez
dividida pelo custo22 por metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”), de acordo com a dosagem de HCl ou NaOH – Ensaios de coagulação-floculação-flotação (Vf: 10 cm/min) com o efluente do RALEx - Manhã23.
-1,002,003,004,005,006,007,008,009,00
10,00
0 50 100 150 200 250 300DC (mg FeCl3.6H2O/L)
Rem
oção
de
DQ
O/C
usto
[%/(R
$/m3 )]
Sem adição de ácido ou base0,94 mmol NaOH/L1,9 mmol NaOH/L3,8 mmol NaOH/L7,5 mmol NaOH/L0,76 mmol HCl/L1,5 mmol HCl/L2,3 mmol HCl/L3,1 mmol HCl/L
Figura 5.54 – Dosagem de coagulante em função da eficiência de remoção de DQO dividida
pelo custo22 por metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”), de acordo com a dosagem de HCl ou NaOH – Ensaios de coagulação-floculação-flotação (Vf: 10 cm/min) com o efluente do RALEx - Manhã.
22 Preços considerados para cálculo do custo: Cloreto férrico comercial (40% de FeCl3): R$ 600,00/ton; Hidróxido de sódio (escamas): R$ 2.000,00/ton; Ácido clorídrico comercial (37% de HCl): R$ 1.200,00/ton (Fonte: SANEAGO, 2005; SEMAE Piracicaba, 2005; SANEPAR, 2005; COPASA, 2005). Custos com a flotação: ver “Anexo E”. 23 As eficiências de remoção obtidas em cada ponto de cada curva podem ser observadas no respectivo diagrama de coagulação, para cada parâmetro investigado (neste caso, o diagrama encontra-se na Figura 5.33, p.142).
167
-
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
0 50 100 150 200 250 300DC (mg FeCl3.6H2O/L)
Rem
oção
de
Fósf
oro/
Cus
to[%
/(R$/
m3 )]
Sem adição de ácido ou base0,94 mmol NaOH/L1,9 mmol NaOH/L3,8 mmol NaOH/L7,5 mmol NaOH/L0,76 mmol HCl/L1,5 mmol HCl/L2,3 mmol HCl/L3,1 mmol HCl/L
Figura 5.55 – Dosagem de coagulante em função da eficiência de remoção de fósforo
dividida pelo custo22 por metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”), de acordo com a dosagem de HCl ou NaOH – Ensaios de coagulação-floculação-flotação (Vf: 10 cm/min) com o efluente do RALEx - Manhã.
5.4.9.4 Comparação entre sedimentação e flotação por ar dissolvido para separação de
sólidos na coagulação/precipitação do efluente do RALEx
A análise “benefício/custo” descrita anteriormente pode agora ser empregada na
comparação entre a sedimentação e a flotação por ar dissolvido, na separação de partículas na
coagulação/precipitação do efluente do RALEx. Nas Figuras 5.56 a 5.58 são apresentadas as
curvas da relação “benefício/custo”, em função da dosagem de cloreto férrico, para
coagulação/precipitação do efluente do RALEx com separação de sólidos por sedimentação e
flotação por ar dissolvido.
Tendo-se em mente as simplificações adotadas na contabilização dos custos, observa-
se nas Figuras 5.56 e 5.57 que as máximas eficiências de remoção de, respectivamente,
turbidez e DQO, com menor custo, ocorreram para a separação de sólidos por sedimentação
com dosagem de 60 mg de FeCl3.6H2O/L. Contudo, verifica-se na Figura 5.57 (remoção de
DQO) que a flotação possibilitou maior relação “benefício/custo” para dosagens de
coagulante maiores que 80 mg de FeCl3.6H2O/L; nas Figuras 5.56 e 5.58 (remoção de
turbidez e fósforo, respectivamente), entretanto, não parece haver vantagem significativa em
qualquer dos dois processos para tais dosagens.
Contudo, as Figuras 5.56 a 5.58 não deixam claras as faixas de aplicação da
sedimentação e da flotação no que concerne às eficiências de remoção dos constituintes do
168
esgoto; ou seja, não esclarecem qual dos dois processos/operações é mais econômico quando
se desejar remover, por exemplo, 90% do fósforo do esgoto. Isso pode ser visualizado nos
gráficos apresentados nas Figuras 5.59 a 5.61, nos quais são apresentadas curvas da eficiência
de remoção de turbidez, DQO e fósforo, respectivamente, do efluente do RALEx, em função
do custo com produtos químicos e com energia elétrica, para a sedimentação e a flotação por
ar dissolvido. Essas figuras foram elaboradas a partir dos mesmos dados com os quais foram
elaboradas as Figuras 5.56 a 5.58, ou seja, os ensaios de coagulação/precipitação com
amostras do efluente do RALEx coletadas no período da manhã.
Observa-se nas Figuras 5.59 a 5.61 que, para as condições em que foram realizados os
ensaios, a separação de sólidos por sedimentação foi mais econômica do que com a flotação
por ar dissolvido para eficiências de remoção de até, aproximadamente, 85% da turbidez, 60%
da DQO e 85% do fósforo. Logo, se houver a necessidade de eficiências de remoção até desta
ordem de valores para o constituinte cuja remoção for prioritária, a sedimentação deve ser
empregada; caso sejam necessárias maiores eficiências de remoção, sem considerar outros
custos envolvidos, a flotação será a alternativa mais econômica (em comparação com a
sedimentação).
Observa-se ainda nesses gráficos (Figuras 5.59 a 5.61) que, em ensaios de
coagulação/precipitação sem adição de ácido ou base (ou auxiliares de coagulação), as
máximas eficiências de remoção de turbidez, DQO e fósforo do efluente do RALEx obtidas
com o emprego da flotação por ar dissolvido são superiores àquelas obtidas por sedimentação.
Por exemplo, com o uso da flotação por ar dissolvido é possível atingir eficiências de
remoção de fósforo de até aproximadamente 99%, enquanto a remoção máxima por
sedimentação situa-se em torno de 90% (ver Figura 5.61).
É importante ressaltar, entretanto, que, em virtude das simplificações adotadas na
análise de custo (que considera apenas os custos com produtos químicos e com energia
elétrica) e nos ensaios (que foram realizados apenas em reatores em escala de bancada, com
configurações geométricas diferentes), os resultados obtidos no presente trabalho podem
divergir consideravelmente em relação ao que pode ocorrer em situações práticas, ao se fazer
a comparação entre unidades de sedimentação e de flotação por ar dissolvido, ou outras
tecnologias, em escala plena. Os resultados ora apresentados, portanto, não podem ser usados
como valores de referência em termos práticos e servem apenas para ilustração do método
desenvolvido.
169
-
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
0 50 100 150 200 250 300DC (mg FeCl3.6H2O/L)
Rem
oção
de
turb
idez
/Cus
to[%
/(R$/
m3 )]Flotação - sem ácido ou base
Sedimentação - sem ácido ou base
Figura 5.56 – Dosagem de cloreto férrico em função da eficiência de remoção de turbidez
pelo custo24 por metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”) em ensaios de coagulação-floculação-sedimentação (Vs: 1,4 cm/min) e coagulação-floculação-flotação (Vf: 10 cm/min) com o efluente do RALEx25, sem adição de ácido ou base.
-
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
0 50 100 150 200 250 300DC (mg FeCl3.6H2O/L)
Rem
oção
de
DQ
O/C
usto
[%/(R
$/m3 )]
Flotação - sem ácido ou baseSedimentação - sem ácido ou base
Figura 5.57 – Dosagem de cloreto férrico em função da eficiência de remoção de DQO pelo
custo24 por metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”) em ensaios de coagulação-floculação-sedimentação (Vs: 1,4 cm/min) e coagulação-floculação-flotação (Vf: 10 cm/min) com o efluente do RALEx, sem adição de ácido ou base.
24 Preços considerados para cálculo do custo: Cloreto férrico comercial (40% de FeCl3): R$ 600,00/ton (Fonte: SANEAGO, 2005; SEMAE Piracicaba, 2005; SANEPAR, 2005). Custos com a flotação: ver “Anexo E”. 25 As eficiências de remoção obtidas em cada ponto de cada curva podem ser observadas nos respectivos diagramas de coagulação, para cada parâmetro investigado (neste caso, os diagramas encontram-se nas Figuras 5.21 e 5.33, p.124 e 142)
170
-
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
0 50 100 150 200 250 300
Dosagem de FeCl3.6H2O
Rem
oção
de
Fósf
oro/
Cus
to
[(%)/(
R$/m
3 )]
Flotação - sem ácido ou base
Sedimentação - sem ácido ou base
Figura 5.58 – Dosagem de cloreto férrico em função da eficiência de remoção de fósforo pelo
custo24 por metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”) em ensaios de coagulação-floculação-sedimentação (Vs: 1,4 cm/min) e coagulação-floculação-flotação (Vf: 10 cm/min) com o efluente do RALEx, sem adição de ácido ou base.
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Eficiência de remoção de turbidez
Cus
to (R
$/m
3)
Sedimentação - sem ácido ou base
Flotação - sem ácido ou base
Figura 5.59 – Comparação de custos24 entre a separação de sólidos por sedimentação (Vs: 1,4
cm/min) e por flotação por ar dissolvido (Vf: 10 cm/min), de acordo com a eficiência de remoção de turbidez do efluente do RALEx por coagulação/precipitação com cloreto férrico
10 m
g Fe
Cl 3.
6H2O
/L
20 m
g Fe
Cl 3.
6H2O
/L
40 m
g Fe
Cl 3.
6H2O
/L
60 m
g Fe
Cl 3.
6H2O
/L
80 mg FeCl3.6H2O/L
100
mg
FeC
l 3.6H
2O/L
140
mg
FeC
l 3.6H
2O/L
171
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Eficiência de remoção de DQO
Cust
o (R
$/m
3)
Sedimentação - sem ácido ou base
Flotação - sem ácido ou base
Figura 5.60 – Comparação de custos24 entre a separação de sólidos por sedimentação (Vs: 1,4
cm/min) e por flotação por ar dissolvido (Vf: 10 cm/min), de acordo com a eficiência de remoção de DQO do efluente do RALEx por coagulação/precipitação com cloreto férrico
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Eficiência de remoção de Fósforo
Cus
to (R
$/m
3)
Sedimentação - sem ácido ou base
Flotação - sem ácido ou base
Figura 5.61 – Comparação de custos24 entre a separação de sólidos por sedimentação (Vs: 1,4
cm/min) e por flotação por ar dissolvido (Vf: 10 cm/min), de acordo com a eficiência de remoção de fósforo do efluente do RALEx por coagulação/precipitação com cloreto férrico
40 m
g Fe
Cl 3.
6H2O
/L
60 m
g Fe
Cl 3.
6H2O
/L
80 mg FeCl3.6H2O/L
100
mg
FeC
l 3.6H
2O/L
140
mg
FeC
l 3.6H
2O/L
40 m
g Fe
Cl 3.
6H2O
/L
60 m
g Fe
Cl 3.
6H2O
/L
80 mg FeCl3.6H2O/L
100
mg
FeC
l 3.6H
2O/L
140
mg
FeC
l 3.6H
2O/L
172
5.5 Ensaios de coagulação-floculação com o licor misto do tanque de aeração da ETE
Jardim das Flores
5.5.1 Ensaios preliminares de coagulação-floculação-sedimentação com o licor misto
Os ensaios preliminares de coagulação-floculação-sedimentação com o licor misto do
tanque de aeração da ETE Jardim das Flores (localizada em Rio Claro - SP) foram realizados
para obter os parâmetros de ensaio para realização dos ensaios subseqüentes, relativos aos
diagramas de coagulação. Foram realizados ao todo 42 ensaios em jar test, nos quais foram
investigados os valores mais adequados dos seguintes parâmetros: dosagem de cloreto férrico
(DC), gradiente (Gm) e tempo médio de mistura rápida (Tm) e gradiente (Gf) e tempo médio
de floculação (Tf). O pH de coagulação não foi controlado nestes ensaios, ou seja, não se
adicionou qualquer ácido ou base para ajuste do pH de coagulação.
Na Tabela 5.9, são apresentados os resultados obtidos nos ensaios preliminares de
coagulação-floculação-sedimentação com o licor misto do tanque de aeração da ETE Jardim
das Flores. Dentre os resultados apresentados, os valores dos parâmetros considerados mais
adequados (condições de ensaio mais adequadas), os quais foram utilizados nos ensaios
relativos aos diagramas de coagulação, foram: DC: 80 mg/l de FeCl3.6H2O; pH de
coagulação: 6,8; Tm: 10 s; Gm: 350 s-1; Tf: 10 min; e Gf: 30 s-1.
Para as condições de ensaio acima, os valores remanescentes de turbidez, DQO e
fósforo no efluente tratado (sobrenadante) foram de, respectivamente, 7,1 NTU, 32 mg/l e
0,27 mg P/l.
173
Tabela 5.9 – Resultados dos ensaios preliminares de coagulação-floculação-sedimentação com o licor misto do tanque de aeração da ETE Jardim das Flores.
Amostra bruta: licor misto do tanque de aeração da ETE Jardim das Flores, diluído com o efluente da ETE; Data coleta: 02/06/04; Hora coleta: 8h30min; Data ensaios: 02/06/04. Características da amostra bruta: temperatura: 20,8 ± 0,2ºC; pH: 7,35 ± 0,10; turbidez: 708 a 743 NTU; DQO: 936 a 1053 mg/l; fósforo total: 11,73 mg P/l; fósforo filtrado: 2,53 mg P/l; Condutividade: 960 µS/cm a 25ºC; ST: 1287 mg/l; STF: 540 mg/l; STV: 747 mg/l; SST: 889 mg/l; SSF: 264 mg/l; SSV: 625 mg/l. Demais condições de ensaio: Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/l (FeCl3.6H2O).
Ens
aio
Gm
(s-1
)
Tm (s)
Gf
(s-1
)
Tf
(min
)
DC
(mg/
l)
pHco
ag.
Con
dutiv
idad
e(µ
S/cm
a 2
5ºC
)
Tur
bide
z(N
TU
)
DQ
O(m
g/l)
Fósf
oro
(mg
P/l)
800 30 40 15 40 6,95 974 23,7 67 0,84 800 30 40 15 60 6,90 978 16,0 57 0,43 800 30 40 15 80 6,75 987 10,8 42 0,32 800 30 40 15 100 6,70 985 13,2 40 0,33 800 30 40 15 120 6,61 989 10,0 42 0,25 800 30 40 15 140 6,55 996 9,7 40 0,24 800 5 40 15 80 6,77 966 11,3 45 0,31800 10 40 15 80 6,75 965 14,6 50 0,38800 20 40 15 80 6,77 967 13,4 50 0,39800 30 40 15 80 6,83 967 13,2 40 0,38800 45 40 15 80 6,86 967 16,1 47 0,47800 60 40 15 80 6,83 969 20,1 57 0,53350 5 40 15 80 6,71 965 13,1 47 0,35350 10 40 15 80 6,71 965 11,8 50 0,33 350 20 40 15 80 6,71 965 12,6 45 0,39350 30 40 15 80 6,71 965 12,7 45 0,36350 45 40 15 80 6,71 965 14,8 47 0,42350 60 40 15 80 6,71 965 17,2 59 0,48650 5 40 15 80 6,81 957 11,9 67 0,34650 10 40 15 80 6,81 957 13,5 47 0,35650 20 40 15 80 6,81 957 11,9 55 0,41650 30 40 15 80 6,81 957 12,5 81 0,41650 45 40 15 80 6,81 957 15,6 59 0,46650 60 40 15 80 6,81 957 19,6 57 0,53350 10 40 2,5 80 6,74 956 10,6 67 0,47350 10 40 5 80 6,74 956 8,3 47 0,33350 10 40 10 80 6,74 956 8,4 57 0,27350 10 40 15 80 6,74 956 12,8 69 0,35350 10 40 20 80 6,74 956 11,9 47 0,35350 10 40 30 80 6,74 956 15,5 62 0,38350 10 60 2,5 80 6,73 955 9,0 37 0,36350 10 60 5 80 6,73 955 9,1 40 0,31350 10 60 10 80 6,73 955 10,3 64 0,31350 10 60 15 80 6,73 955 13,0 64 0,34350 10 60 20 80 6,73 955 13,3 57 0,36350 10 60 30 80 6,73 955 22,9 72 0,53350 10 30 2,5 80 6,78 950 9,6 45 0,55350 10 30 5 80 6,78 950 7,5 40 0,36350 10 30 10 80 6,78 950 7,1 32 0,27350 10 30 15 80 6,78 950 6,8 40 0,24350 10 30 20 80 6,78 950 10,6 50 0,33350 10 30 30 80 6,78 950 7,9 42 0,24
1
2
3
4
5
6
7
174
5.5.2 Diagramas de coagulação-floculação-sedimentação do licor misto
A seguir, são apresentados os diagramas de coagulação obtidos a partir dos ensaios de
coagulação-floculação-sedimentação com o licor misto do tanque de aeração da ETE Jardim
das Flores. Os dados referentes a esses ensaios estão reunidos no “Anexo C”. Embora a
amostra “bruta” utilizada nos ensaios tenha sido o licor misto diluído com o efluente do
decantador secundário da ETE, conforme comentado no capítulo “Material e Métodos” (item
4.4.3), esta amostra será doravante chamada simplesmente “licor misto”.
Inicialmente, é importante ressaltar que os diagramas de coagulação referentes à
coagulação com o licor misto não foram elaborados tendo em vista a possibilidade de adição
de ácido ou base no tanque de aeração, operação esta que provavelmente implicaria em
prejuízo ao processo biológico aeróbio. Entretanto, julgou-se de grande interesse conhecer os
efeitos na coagulação decorrentes de eventuais variações no pH do licor misto; variações estas
que, em situações reais, poderiam ocorrer em conseqüência de instabilidades operacionais, de
mudanças nas características do esgoto que chega à ETE (por exemplo, em virtude de
descargas industriais etc.) ou mesmo pela utilização de produtos químicos para mitigar
problemas com emissão de maus odores. Na ETE Jardim das Flores, por exemplo, durante a
etapa experimental da presente pesquisa, era comum a adição de cal ao esgoto bruto para
evitar a liberação de odores nos reatores UASB, o que geralmente resultava na elevação da
alcalinidade e no pH do efluente final. Além disso, pretendia-se verificar se haveria eventuais
faixas de pH e dosagem de coagulante nas quais a remoção de contaminantes (partículas,
fósforo etc.) seria maior.
Os diagramas de coagulação referentes aos ensaios com o licor misto do reator de lodo
ativado da ETE Jardim das Flores são apresentados nas Figuras 5.62 a 5.68. Nas Figuras 5.62,
5.63 e 5.64, são apresentados os diagramas para turbidez, DQO e fósforo, respectivamente.
Nessas Figuras, os percentuais remanescentes de turbidez, DQO e fósforo foram calculados
em relação aos valores desses parâmetros analisadas no próprio licor misto do tanque de
aeração. Nas Figuras 5.66, 5.67 e 5.68, os diagramas de turbidez, DQO e fósforo apresentados
também se referem aos ensaios com o licor misto do tanque de aeração do reator de lodo
ativado, sendo que, nesses diagramas, os percentuais remanescentes foram calculados em
relação aos valores obtidas no sobrenadante do licor misto, após decantação. Esses diagramas
foram elaborados para que se verificasse com maior nitidez o “ganho” obtido na remoção de
175
contaminantes com o uso de cloreto férrico, em relação ao que se obtém sem a adição de
qualquer produto químico. Na Figura 5.65, é apresentado o diagrama com os valores de
condutividade.
Analisando-se inicialmente o diagrama da Figura 5.62, verifica-se que os percentuais
de turbidez remanescente são bastante reduzidos, o que indica a boa sedimentabilidade das
partículas encontradas no licor misto em praticamente todas as faixas de pH e dosagem de
coagulante investigadas. Entretanto, observando-se as Figuras 5.62 a 5.64 e 5.66 a 5.68 nota-
se que a remoção de turbidez, DQO e fósforo por meio da coagulação-floculação-
sedimentação do licor misto, à semelhança do que se observou nos diagramas relativos aos
reatores anaeróbios, ocorreu com menores dosagens de cloreto férrico em valores de pH
abaixo do neutro, principalmente entre 5,0 e 6,0, quando as linhas de percentual remanescente
geralmente atingiram seus pontos de mínimo. Observa-se ainda que, em geral, o aumento do
pH (i.e., quando houve adição de NaOH) implicou na redução das eficiências de remoção de
turbidez, DQO e fósforo.
Outro aspecto importante a considerar é que, como o cloreto férrico tem caráter ácido,
quando maior a dosagem de cloreto férrico utilizada, mais baixo resultou o pH após a
coagulação (ver qualquer das Figuras de 5.62 a 5.68). Em aplicações práticas, portanto, a
dosagem de cloreto férrico adotada deve considerar os potenciais efeitos danosos aos
microrganismos presentes no licor misto, decorrentes do abaixamento excessivo do pH.
Na Tabela 5.10, são apresentados os coeficientes de correlação entre os valores de
condutividade, turbidez, DQO e fósforo obtidos nos ensaios de coagulação-floculação-
sedimentação com o licor misto. Diferentemente do que foi observado nos ensaios com o
efluente do RALEx, esses parâmetros não apresentaram correlações elevadas, o que se
observa “qualitativamente” pelas diferenças mais acentuadas nos formatos dos diagramas de
coagulação relativos àqueles parâmetros.
176
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,63 mm
ol/L de NaO
H
1,25 mm
ol/L de NaOH
3,1 mm
ol/L de NaO
H
3,75 mmol/L de NaOH
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,51 mm
ol/L de HC
l
1,0 mm
ol/L de HC
l
2,5 mm
ol/L de HC
l
3,3 mmol/L de HCl
4,1 mm
ol/L de HC
l
5,1 mm
ol/L de HC
l6,1 mm
ol/L de HC
l
0,50,50,50,4
0,6
1,00,70,70,60,5
0,70,60,40,40,50,6
1,30,70,50,40,20,6
1,21,20,70,60,20,5
1,41,00,80,60,6
0,5
0,81,0
0,70,9
1,3
0,81,6
0,7
1,00,8
1,6
1,21,7
2,0
1,0
0,4 2,51,71,81,3 2,5
0,80,6
0,50,9
0,9
0,5
1,3 2,1
1,0
0,41,00,4
1,0
0,80,60,40,3
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
10
20
40
60
80
100
120140160
200
250
300
400
Figura 5.62 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do Licor misto do tanque
de aeração da ETE Jardim das Flores: percentuais de Turbidez remanescente em relação à turbidez do licor misto. Coleta: Data-horário: 08/06/04, às 8h30min. Ensaios: Data-horário: 08/06/04, das 11h às 22h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 20,0 ± 0,0ºC; pH: 7,34 ± 0,06; Turbidez: 720 ± 34 uT; DQO: 836 ± 77 mg/L; fósforo total: 10,86 ± 0,43 mg P/L;Condutividade: 812 ± 8 µS/cm a 25ºC; ST: 1169 mg/L; SST: 778 mg/L; STV: 650 mg/L; SSV: 540 mg/L; STF: 519 mg/L; 238 mg/L. Condições de ensaio: Gm: 350 s–1; Tm: 10 s; Gf: 30 s–1; Tf: 10 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
177
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,63 mm
ol/L de NaO
H
1,25 mm
ol/L de NaOH
3,1 mm
ol/L de NaO
H
3,75 mmol/L de NaOH
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,51 mm
ol/L de HC
l
1,0 mm
ol/L de HC
l
2,5 mm
ol/L de HC
l
3,3 mmol/L de HCl
4,1 mm
ol/L de HC
l
5,1 mm
ol/L de HC
l6,1 mm
ol/L de HC
l
4,32,92,12,12,11,83,83,5
3,5
4,4
5,3
4,7
5,2
1,82,61,82,1
1,8
2,82,82,42,21,7
6,22,22,42,42,33,0
3,12,81,82,22,12,1
3,94,23,02,82,62,4
4,22,82,42,93,6
6,14,24,54,8
3,3
4,65,2
4,6
4,35,2
4,6
6,34,6
5,5
6,8
3,34,7
2,1
1,31,81,8
1,8
4,3
4,82,9
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
10
20
40
60
80
100
120140160
200
250
300
400
Figura 5.63 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do Licor misto do tanque
de aeração da ETE Jardim das Flores: percentuais de DQO remanescente em relação à DQO do licor misto. Coleta: Data-horário: 08/06/04, às 8h30min. Ensaios: Data-horário: 08/06/04, das 11h às 22h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 20,0 ± 0,0ºC; pH: 7,34 ± 0,06; Turbidez: 720 ± 34 uT; DQO: 836 ± 77 mg/L; fósforo total: 10,86 ± 0,43 mg P/L;Condutividade: 812 ± 8 µS/cm a 25ºC; ST: 1169 mg/L; SST: 778 mg/L; STV: 650 mg/L; SSV: 540 mg/L; STF: 519 mg/L; 238 mg/L. Condições de ensaio: Gm: 350 s–1; Tm: 10 s; Gf: 30 s–1; Tf: 10 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
178
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,63 mm
ol/L de NaO
H
1,25 mm
ol/L de NaOH
3,1 mm
ol/L de NaO
H
3,75 mmol/L de NaOH
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,51 mm
ol/L de HC
l
1,0 mm
ol/L de HC
l
2,5 mm
ol/L de HC
l
3,3 mmol/L de HCl
4,1 mm
ol/L de HC
l
5,1 mm
ol/L de HC
l6,1 mm
ol/L de HC
l
3,11,81,40,80,70,63,05,4
19,1
5,2
18,6
15,0
0,60,90,90,5
0,7
1,61,01,01,00,8
1,41,10,80,60,61,7
2,01,40,91,20,51,1
2,33,11,61,30,61,0
2,82,62,51,95,1
5,15,25,06,3
2,8
4,12,8
2,6
5,23,1
3,4
6,84,3
6,14,1
6,5
4,67,7
1,1
0,60,90,5
1,1
1,5
2,11,6
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
10
20
40
60
80
100
120140160
200
250
300
400
Figura 5.64 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do Licor misto do tanque
de aeração da ETE Jardim das Flores: percentuais de Fósforo total remanescente em relação à concentração de fósforo total do licor misto. Coleta: Data-horário: 08/06/04, às 8h30min. Ensaios: Data-horário: 08/06/04, das 11h às 22h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 20,0 ± 0,0ºC; pH: 7,34 ± 0,06; Turbidez: 720 ± 34 uT; DQO: 836 ± 77 mg/L; fósforo total: 10,86 ± 0,43 mg P/L;Condutividade: 812 ± 8 µS/cm a 25ºC; ST: 1169 mg/L; SST: 778 mg/L; STV: 650 mg/L; SSV: 540 mg/L; STF: 519 mg/L; 238 mg/L. Condições de ensaio: Gm: 350 s–1; Tm: 10 s; Gf: 30 s–1; Tf: 10 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
179
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,63 mm
ol/L de NaO
H
1,25 mm
ol/L de NaOH
3,1 mm
ol/L de NaO
H
3,75 mmol/L de NaOH
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,51 mm
ol/L de HC
l
1,0 mm
ol/L de HC
l
2,5 mm
ol/L de HC
l
3,3 mmol/L de HCl
4,1 mm
ol/L de HC
l
5,1 mm
ol/L de HC
l6,1 mm
ol/L de HC
l
890 849 835 833 843
1640 983 894 851 839 838 855 888
1270 920 900 855 844 844 864 901 1097
935 904 860 848 850 870 915
1356 1084 911 868 858 856 878 922 1094
920 877 863 862 884 935
868 956 1099
923 875 953 988876
1373 1237 950 885 886 962 1025 1105
894
1633 1090 912 914 989 1116 1135
910 1170
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
1168
10
20
40
60
80
100
120140160
200
250
300
400
Figura 5.65 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do Licor misto do tanque
de aeração da ETE Jardim das Flores: Condutividade (µS/cm a 25ºC). Coleta: Data-horário: 08/06/04, às 8h30min. Ensaios: Data-horário: 08/06/04, das 11h às 22h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 20,0 ± 0,0ºC; pH: 7,34 ± 0,06; Turbidez: 720 ± 34 uT; DQO: 836 ± 77 mg/L; fósforo total: 10,86 ± 0,43 mg P/L;Condutividade: 812 ± 8 µS/cm a 25ºC; ST: 1169 mg/L; SST: 778 mg/L; STV: 650 mg/L; SSV: 540 mg/L; STF: 519 mg/L; 238 mg/L. Condições de ensaio: Gm: 350 s–1; Tm: 10 s; Gf: 30 s–1; Tf: 10 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
180
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,63 mm
ol/L de NaO
H
1,25 mm
ol/L de NaOH
3,1 mm
ol/L de NaO
H
3,75 mmol/L de NaOH
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,51 mm
ol/L de HC
l
1,0 mm
ol/L de HC
l
2,5 mm
ol/L de HC
l
3,3 mmol/L de HCl
4,1 mm
ol/L de HC
l
5,1 mm
ol/L de HC
l6,1 mm
ol/L de HC
l
37 55 50 76 74
38 18 18 25 28 43 63 59
16 14 7 17 22 36 35 50 35
16 5 11 15 20 37 46
26 17 14 1111 17 20 24 29
14 17 19 21 29 21
14 45 25
11 14 15 4012
26 14 10 12 15 25 27 22
25
16 25 12 25 12 29 24
25 14
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
12
10
20
40
60
80
100
120140160
200
250
300
400
Figura 5.66 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do Licor misto do tanque
de aeração da ETE Jardim das Flores: percentuais de Turbidez remanescente em relação à turbidez do sobrenadante do licor misto. Coleta: Data-horário: 08/06/04, às 8h30min. Ensaios: Data-horário: 08/06/04, das 11h às 22h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 20,0 ± 0,0ºC; pH: 7,34 ± 0,06; Turbidez: 720 ± 34 uT; DQO: 836 ± 77 mg/L; fósforo total: 10,86 ± 0,43 mg P/L;Condutividade: 812 ± 8 µS/cm a 25ºC; ST: 1169 mg/L; SST: 778 mg/L; STV: 650 mg/L; SSV: 540 mg/L; STF: 519 mg/L; 238 mg/L. Características do sobrenadante do licor misto: temperatura: 20,0 ºC; pH: 7,34; Turbidez: 24,6 uT; DQO: 81 mg/L; Fósforo total: 1,01 mg P/L; Condutividade: 808 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 350 s–1; Tm: 10 s; Gf: 30 s–1; Tf: 10 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
181
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,63 mm
ol/L de NaO
H
1,25 mm
ol/L de NaOH
3,1 mm
ol/L de NaO
H
3,75 mmol/L de NaOH
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,51 mm
ol/L de HC
l
1,0 mm
ol/L de HC
l
2,5 mm
ol/L de HC
l
3,3 mmol/L de HCl
4,1 mm
ol/L de HC
l
5,1 mm
ol/L de HC
l6,1 mm
ol/L de HC
l
52 46 43 52 68
56 37 31 25 28 43 52 52
46 25 28 28 31 43 40 43 68
22 22 22 19 28 31 43
37 31 25 2525 22 62 49 46
19 22 25 28 28 43
19 49 49
22 19 31 4019
37 40 19 22 22 25 35 46
19
49 35 19 19 16 35 52
22 46
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
49
10
20
40
60
80
100
120140160
200
250
300
400
Figura 5.67 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do Licor misto do tanque
de aeração da ETE Jardim das Flores: percentuais de DQO remanescente em relação à DQO do sobrenadante do licor misto. Coleta: Data-horário: 08/06/04, às 8h30min. Ensaios: Data-horário: 08/06/04, das 11h às 22h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 20,0 ± 0,0ºC; pH: 7,34 ± 0,06; Turbidez: 720 ± 34 uT; DQO: 836 ± 77 mg/L; fósforo total: 10,86 ± 0,43 mg P/L;Condutividade: 812 ± 8 µS/cm a 25ºC; ST: 1169 mg/L; SST: 778 mg/L; STV: 650 mg/L; SSV: 540 mg/L; STF: 519 mg/L; 238 mg/L. Características do sobrenadante do licor misto: temperatura: 20,0 ºC; pH: 7,34; Turbidez: 24,6 uT; DQO: 81 mg/L; Fósforo total: 1,01 mg P/L; Condutividade: 808 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 350 s–1; Tm: 10 s; Gf: 30 s–1; Tf: 10 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
182
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,63 mm
ol/L de NaO
H
1,25 mm
ol/L de NaOH
3,1 mm
ol/L de NaO
H
3,75 mmol/L de NaOH
7,5 mm
ol/L de NaO
H
0,51 mm
ol/L de HC
l
1,0 mm
ol/L de HC
l
2,5 mm
ol/L de HC
l
3,3 mmol/L de HCl
4,1 mm
ol/L de HC
l
5,1 mm
ol/L de HC
l6,1 mm
ol/L de HC
l
68 54 57 55 71
163 55 21 27 28 30 44 66
202 11 7 14 17 34 25 50 74
12 5 13 10 15 22 37
56 18 7 7 9 12 15 34 56
9 11 11 11 17 28
8 30 44
5 10 10 307
59 33 7 8 9 15 20 34
12
84 50 5 10 6 17 23
12 16
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/L)
pH após coagulação
207
10
20
40
60
80
100
120140160
200
250
300
400
Figura 5.68 – Diagrama de coagulação-floculação-sedimentação do Licor misto do tanque
de aeração da ETE Jardim das Flores: percentuais de Fósforo total remanescente em relação à concentração de fósforo total do sobrenadante do licor misto. Coleta: Data-horário: 08/06/04, às 8h30min. Ensaios: Data-horário: 08/06/04, das 11h às 22h. Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 20,0 ± 0,0ºC; pH: 7,34 ± 0,06; Turbidez: 720 ± 34 uT; DQO: 836 ± 77 mg/L; fósforo total: 10,86 ± 0,43 mg P/L;Condutividade: 812 ± 8 µS/cm a 25ºC; ST: 1169 mg/L; SST: 778 mg/L; STV: 650 mg/L; SSV: 540 mg/L; STF: 519 mg/L; 238 mg/L. Características do sobrenadante do licor misto: temperatura: 20,0 ºC; pH: 7,34; Turbidez: 24,6 uT; DQO: 81 mg/L; Fósforo total: 1,01 mg P/L; Condutividade: 808 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 350 s–1; Tm: 10 s; Gf: 30 s–1; Tf: 10 min; Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
183
Tabela 5.10 – Coeficientes de correlação amostral entre os parâmetros analisados nos ensaios de coagulação-floculação-sedimentação para obtenção dos diagramas de coagulação do Licor misto do tanque de aeração da ETE Jardim das Flores
Con
dutiv
idad
e -
Turb
idez
Con
dutiv
idad
e -
DQ
O
Con
dutiv
idad
e -
fósf
oro
tota
l
Turb
idez
- D
QO
Turb
idez
-
fósf
oro
tota
l
DQ
O -
fósf
oro
tota
l
r -0,1163 0,2991 0,5726 0,6393 0,2743 0,5814
5.5.3 Ensaios preliminares de coagulação-floculação-flotação com o licor misto
Em continuação aos testes com o licor misto, foram realizados os ensaios de
coagulação-floculação-flotação, cujo objetivo inicial era verificar a aplicabilidade da flotação
por ar dissolvido como etapa final de separação para a coagulação do licor misto com cloreto
férrico. Os resultados obtidos nesses ensaios são apresentados nas Figuras 5.69, 5.70 e 5.71.
Nas Figuras 5.69, 5.70 e 5.71, respectivamente, são apresentados os gráficos relativos
aos valores de turbidez, DQO e fósforo remanescentes (em comparação com os valores
obtidos no licor misto), em percentuais, em função da dosagem de cloreto férrico (em mg de
FeCl3.6H2O/L) e da razão de recirculação (valores indicados nas legendas). Conforme se
observa nos três gráficos, de modo geral, quanto maior a dosagem de coagulante,
independentemente da razão de recirculação, menores foram as eficiências de remoção de
turbidez, DQO e fósforo. Uma possível razão para este fato é que a adição de cloreto férrico
resultava na formação de flocos demasiadamente densos, de modo que, mesmo com vazões de
recirculação elevadas (entre 50 e 70%), não podiam ser “carregados” pelas microbolhas.
Outra possibilidade, é que a coagulação com cloreto férrico tenha criado condições
eletrostáticas que resultaram desfavoráveis para a adesão das microbolhas formadas na
flotação com as partículas “desestabilizadas” do licor misto.
É importante observar, entretanto, que a separação de sólidos do licor misto com o uso
da flotação por ar dissolvido foi bastante eficiente quando não houve dosagem de coagulante
ou quando a dosagem foi pequena (15 mg de FeCl3.6H2O/L).
184
-102030405060708090
100
0 10 20 30 40 50 60 70
Dosagem de Coagulante (mg/L)
Turb
idez
rem
anes
cent
e (%
)
R: 50%R: 60%R: 70%
Figura 5.69 – Turbidez remanescente em função da dosagem de coagulante e da razão de
recirculação em ensaios de coagulação-floculação-flotação com o licor misto
-102030405060708090
100
0 10 20 30 40 50 60 70
Dosagem de coagulante (mg/L)
DQ
O re
man
esce
nte
(%)
R: 50%R: 60%R: 70%
Figura 5.70 – DQO remanescente em função da dosagem de coagulante e da razão de
recirculação em ensaios de coagulação-floculação-flotação com o licor misto
-102030405060708090
100
0 10 20 30 40 50 60 70
Dosagem de coagulante (mg/L)
Con
c. d
e fó
sfor
o re
man
esce
nte
(%)
R: 50%R: 60%R: 70%
Figura 5.71 – Concentração de fósforo remanescente em função da dosagem de coagulante e
da razão de recirculação em ensaios de coagulação-floculação-flotação com o licor misto
185
A utilização de polieletrólitos ou o uso simultâneo de um sal metálico e de
polieletrólitos poderiam surtir melhor efeito que o cloreto férrico isoladamente, conforme foi
observado por Moretti (2005). Entretanto, em virtude dos resultados insatisfatórios obtidos
nesses ensaios preliminares e de a utilização de polieletrólitos não ser objetivo deste trabalho,
não foram realizados ensaios complementares de coagulação-floculação-flotação com o licor
misto, incluindo-se os diagramas de coagulação.
5.5.4 Considerações sobre resultados obtidos em ensaios de coagulação/precipitação com
o licor misto do tanque de aeração da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP)
5.5.4.1 Influência do pH e estratégias para controle de odores com ETEs contém reatores
anaeróbios
Observou-se nos diagramas de coagulação relativos aos ensaios de coagulação-
floculação-precipitação com o licor misto do tanque de aeração da ETE Jardim das Flores que
o aumento do pH resultava em prejuízo das eficiências de remoção de turbidez, DQO e
fósforo, fato semelhante ao que também foi observado para coagulação/precipitação com o
efluente do RALEx. Nota-se, portanto, que a adição de cal (ou outro alcalinizante qualquer)
ao esgoto bruto para evitar a liberação de maus odores, conforme se costumava proceder na
ETE Jardim das Flores e ocorre em algumas outras estações cujo sistema de tratamento inclui
reatores anaeróbios, poderia ser prejudicial à eficiência da coagulação/precipitação do licor
misto (“co-precipitação”) com cloreto férrico, na medida em que isso também resultaria na
elevação do pH do licor misto.
5.5.4.2 Custo com cloreto férrico para coagulação/precipitação do licor misto do reator de
lodo ativado da ETE Jardim das Flores
A exemplo do que se argumentou para o efluente do RALEx, a determinação da
dosagem de coagulante a ser empregada na co-precipitação (coagulação/precipitação do licor
misto) deve ser determinada com base no parâmetro (turbidez, DQO, fósforo etc.) cuja
remoção exija a maior dosagem –– para o atendimento de padrões de lançamento (ou de
186
qualidade no corpo receptor) ou de reúso ––, até o limite em que a adição de, por exemplo,
cloreto férrico não seja prejudicial à biomassa do reator biológico. Para a
coagulação/precipitação do licor misto do reator de lodo ativado da ETE Jardim das Flores,
tendo em vista as condições de ensaio empregadas, a dosagem de cloreto férrico poderia ser
estimada a partir da Figura 5.72, de acordo com a eficiência de remoção desejada, para o
constituinte cuja remoção for “prioritária”.
É importante ressaltar que na Figura 5.72 a eficiência de remoção de turbidez, DQO e
fósforo foi calculada em relação à amostra decantada, sem adição de cloreto férrico. Assim, se
as condições de ensaio adotadas fossem representativas das condições observadas na ETE
Jardim das Flores, se se desejasse, por exemplo, elevar em 85% a eficiência de remoção de
fósforo da ETE, de acordo com a o gráfico da Figura 5.72, deveriam ser dosados 80 mg de
FeCl3.6H2O/L26, o que implicaria na remoção adicional de 72% da DQO e de 80% da turbidez
(em comparação com o efluente decantado), ao custo de R$ 0,072/m3 (sem considerar os
custos com tratamento e disposição do lodo).
0,000,020,040,060,080,100,120,140,160,18
0% 20% 40% 60% 80% 100%Eficiência de remoção
Cus
to (R
$/m
3 )
02550
75100125150
175200
DC (m
g Fe
Cl 3
.6H
2O/L
)TurbidezFósforoDQO
Figura 5.72 – Custo, em R$/m3, e dosagem de coagulante em função da eficiência de
remoção de turbidez, fósforo e DQO, para coagulação/precipitação-floculação-sedimentação do licor misto do tanque de aeração da ETE Jardim das Flores (Rio Claro - SP)
26 Empregando-se cloreto férrico comercial, a dosagem deve ser de 48 mg de FeCl3/L.
187
5.6 Ensaios de coagulação-floculação com o efluente final da ETE Jardim das Flores
5.6.1 Ensaios preliminares de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente da
ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP)
Foram realizados 33 ensaios preliminares de coagulação-floculação-sedimentação com
o efluente final da ETE Jardim das Flores nos quais foram investigados os valores mais
adequados de dosagem de coagulante (DC), gradiente (Gm) e tempo de mistura rápida (Tm) e
gradiente (Gf) e tempo de floculação (Tf). O pH de coagulação não foi controlado nestes
ensaios, ou seja, não se adicionou qualquer ácido ou base para ajuste do pH de coagulação. Os
resultados obtidos nesses ensaios estão reunidos na Tabela 5.11, a seguir.
Conforme se observa na Tabela 5.11, nesses ensaios, mesmo para os melhores
resultados, as eficiências de remoção foram relativamente baixas: 35% para turbidez, 46%
para fósforo e praticamente desprezível para DQO. Uma possível razão para essas baixas
eficiências de remoção é que o efluente final da ETE Jardim das Flores é um efluente já
bastante clarificado, que contém quantidade de partículas relativamente pequena. Em razão
disso, nesse efluente provavelmente ocorrem menores oportunidades de contato entre
partículas, o que resulta em menor eficiência da coagulação (O’Melia, 1970). Além disso, no
dia em que foi feita a coleta, quando a ETE Jardim das Flores recebia pouco mais da metade
da vazão normal, em virtude do rompimento de um dos emissários da rede de coleta de esgoto
da cidade de Rio Claro (SP), o efluente final da ETE apresentava-se ainda mais clarificado
(turbidez em torno de 4,0 NTU).
Apesar desses resultados “insatisfatórios”, é possível que a coagulação/precipitação do
efluente da ETE Jardim das Flores pudesse ocorrer de modo mais eficiente com o uso de
polieletrólitos como auxiliares de floculação ou ainda que as eficiências de remoção fossem
mais elevadas se a etapa final de separação de sólidos fosse, por exemplo, a filtração.
Entretanto, essas alternativas não foram investigadas neste estudo.
Em virtude de a coagulação-floculação-sedimentação do efluente final da ETE Jardim
das Flores não ter apresentado bons resultados, e, portanto, não se configurar em uma
alternativa de pós-tratamento adequada, nas condições aqui estudadas, não foram feitos
ensaios para a construção de diagramas de coagulação desse efluente.
188
Tabela 5.11 – Resultados dos ensaios preliminares de coagulação-floculação-sedimentação
com o efluente final da ETE Jardim das Flores. Amostra bruta: efluente final da ETE Jardim das Flores; Data coleta: 05/02/05; Hora coleta: 8h; Data ensaios: 05/02/05. Características da amostra bruta: temperatura: 23,8 ± 0,2ºC; pH: 6,84 ± 0,07; turbidez: 3,54 a 4,12 NTU; DQO: 28 a 33 mg/l; fósforo total: 2,77 mg P/l; Condutividade: 583 µS/cm a 25ºC; ST: 408 mg/l; STF: 133 mg/l; STV: 275 mg/l; SST: 8 mg/l; SSF: ND; SSV: 8 mg/l. Condições de ensaio: Vs: 1,4 cm/min; CSC: 20 g/l (FeCl3.6H2O).
Ens
aio
Gm
(s-1
)
Tm (s)
Gf
(s-1
)
Tf
(min
)
DC
(mg/
l)
pHco
ag.
Con
dutiv
idad
e(µ
S/cm
a 2
5ºC
)
Tur
bide
z(N
TU
)
DQ
O(m
g/l)
Fósf
oro
(mg
P/l)
800 10 40 15 20 6,08 588 4,0 33 2,98 800 10 40 15 30 5,83 590 3,0 45 1,71 800 10 40 15 40 5,41 595 2,6 32 1,48 800 10 40 15 50 4,63 601 4,4 19 1,42 800 10 40 15 60 4,10 626 8,0 32 2,49 800 10 40 15 70 3,80 658 5,8 36 2,65 800 10 40 15 40 6,64 625 4,2 32 1,75800 10 40 15 40 6,35 607 5,0 30 2,58800 10 40 15 40 3,90 647 3,9 25 -500 5 40 15 40 5,50 600 5,2 - -500 10 40 15 40 5,50 600 5,1 - -500 15 40 15 40 5,50 600 4,1 26 1,68500 30 40 15 40 5,50 600 5,8 - -500 45 40 15 40 5,50 600 6,3 - -500 60 40 15 40 5,50 600 6,1 - -800 2,5 40 15 40 5,60 600 5,5 - -800 5 40 15 40 5,60 600 6,1 - -800 15 40 15 40 5,60 600 5,4 31 2,13800 30 40 15 40 5,60 600 5,8 - -800 45 40 15 40 5,60 600 6,9 - -800 60 40 15 40 5,60 600 6,9 - -800 10 40 15 20 7,86 616 5,3 34 2,52800 10 40 15 20 4,36 620 6,0 45 2,51800 10 40 15 20 3,55 702 5,4 32 2,31800 10 40 15 30 - 630 4,2 30 2,15800 10 40 15 30 4,09 635 5,8 41 2,76800 10 40 15 30 3,65 686 5,8 25 2,24800 10 30 2,5 30 5,53 601 5,8 - -800 10 30 5 30 5,53 601 3,6 24 1,66 800 10 30 10 30 5,53 601 3,9 - -800 10 30 15 30 5,53 601 3,2 33 1,31800 10 30 20 30 5,53 601 4,3 - -800 10 30 30 30 5,53 601 5,3 - -
- Análises não realizadas
6
5
2
1
3
4
189
5.6.2 Ensaios preliminares de coagulação-floculação-flotação com o efluente da ETE
Jardim das Flores (Rio Claro-SP)
Nos ensaios preliminares de coagulação-floculação-flotação com o efluente da ETE
Jardim das Flores foram investigados os parâmetros: dosagem de coagulante (DC), gradiente
(Gf) e tempo de floculação (Tf) e razão de recirculação (R%). Os resultados obtidos nesses
ensaios estão reunidos na Tabela 5.12. Esses ensaios foram realizados para velocidades de
flotação de 20 e 10 cm/min, equivalentes a taxas de aplicação superficial de, respectivamente
288 e 144 m3/(m2.dia).
Conforme se verifica na Tabela 5.12, dentre as dosagens de cloreto férrico testadas
inicialmente (Ensaio 1), os melhores resultados foram obtidos com 27 mg/L de coagulante
(FeCl3.6H2O). Essa dosagem foi usada nos ensaios subseqüentes para determinação de Gf, Tf
e R%.
No cômputo geral, os melhores resultados foram obtidos para valores de Gf: 60 s–1, Tf:
10 min; R(%): 6%, conforme indicados (linhas sombreadas) na Tabela 5.12. Esses parâmetros
foram empregados nos ensaios subseqüentes, para construção dos diagramas de coagulação-
floculação-flotação do efluente final da ETE Jardim das Flores.
5.6.3 Diagramas de coagulação-floculação-flotação com o efluente da ETE Jardim das
Flores (Rio Claro-SP)
Nas Figuras 5.73 a 5.81 são apresentados os diagramas de coagulação referentes aos
ensaios de coagulação-floculação-flotação com o efluente final da ETE Jardim das Flores. Os
dados referentes a esses ensaios estão reunidos no “Anexo D”.
Comparando-se as Figuras 5.76 e 5.80, referentes aos percentuais remanescentes de
cor aparente para velocidades de flotação de, respectivamente, 20 cm/min e 10 cm/min,
observa-se que em ambas as figuras existem três regiões em que houve melhor eficiência de
remoção de cor aparente. Em duas dessas regiões, uma situada em valores pH em torno de 4 e
dosagem de coagulante entre 27 e 40 mg/L, e outra, situada em pH entre 5 e 6 e dosagem de
coagulante elevada (120 mg de FeCl3.6H2O /L), foram obtidas as maiores eficiências de
remoção de cor. Em termos práticos, entretanto, a região situada em pH entre 7 e 10,
aproximadamente, com dosagem de coagulante entre 10 e 40 mg/L apresenta remoção de cor
190
razoável, entretanto situada em uma faixa de pH que pode dispensar a correção de pH e com
menores dosagens de coagulante.
Tabela 5.12 – Resultados dos ensaios preliminares de coagulação-floculação-flotação com o efluente final da ETE Jardim das Flores.
Amostra bruta: efluente da ETE Jardim das Flores; Data coleta: 13/02/05; Hora coleta: 8h; Data ensaios: 13/02/05. Características da amostra bruta: temperatura: 24,7 ± 0,5ºC; pH: 6,95 ± 0,05; turbidez: 4,48 a 5,34 NTU; DQO: 44 a 62 mg/l; fósforo total: 4,58 mg P/l; Condutividade: 713 µS/cm a 25ºC; ST: 386 mg/l; STF: 258 mg/l; STV: 128 mg/l; SST: 7 mg/l; SSF: 1 mg/l; SSV: 6 mg/l. Condições de ensaio: Tsat: 20 min; CSC: 20 g/l (FeCl3.6H2O).
Ens
aio
Gm
(s-1
)
Tm (s)
Gf
(s-1
)
Tf
(min
)
DC
(mg/
l)
Vf
(cm
/min
)
R (%)
pHfin
al.
Con
dutiv
idad
e(µ
S/cm
a 2
5ºC
)
Tur
bide
z(N
TU
)
Cor
(Ha)
DQ
O(m
g/l)
Fósf
oro
(mg
P/l)
800 10 60 15 0 20 6 3,38 86 56 4,51 800 10 60 15 0 10 6 6,97 628 3,21 83 53 4,38 800 10 60 15 27 20 6 1,17 48 28 3,35 800 10 60 15 27 10 6 6,90 632 1,02 45 62 2,93 800 10 60 15 40 20 6 1,48 51 34 2,53 800 10 60 15 40 10 6 6,85 660 1,22 48 32 2,33 800 10 60 15 53 20 6 1,55 51 36 1,89 800 10 60 15 53 10 6 6,80 670 1,48 46 40 1,83 800 10 40 15 27 20 6 1,65 56 31 3,40 800 10 40 15 27 10 6 6,81 629 1,35 53 37 3,30 800 10 50 15 27 20 6 1,19 49 33 3,01 800 10 50 15 27 10 6 6,91 630 1,05 47 38 2,96 800 10 70 15 27 20 6 1,10 48 24 2,99 800 10 70 15 27 10 6 6,96 632 0,99 46 31 2,82 800 10 80 15 27 20 6 1,82 53 31 3,29 800 10 80 15 27 10 6 6,96 636 1,29 50 28 3,11 800 10 50 10 27 20 6 1,10 - - -800 10 50 10 27 10 6 6,87 651 1,05 49 39 2,89 800 10 60 10 27 20 6 0,98 47 33 2,98 800 10 60 10 27 10 6 6,89 650 0,90 46 41 3,02 800 10 70 10 27 20 6 1,55 57 36 3,15 800 10 70 10 27 10 6 6,92 649 1,40 54 35 2,97 800 10 80 10 27 20 6 1,30 53 44 3,18 800 10 80 10 27 10 6 6,95 643 1,18 51 43 3,00 800 10 60 10 27 20 4 2,19 70 36 3,53 800 10 60 10 27 10 4 6,84 639 1,89 63 39 3,53 800 10 60 10 27 20 8 1,12 52 46 3,50 800 10 60 10 27 10 8 6,90 629 1,03 48 45 3,32 800 10 60 10 27 20 10 1,86 63 46 3,88 800 10 60 10 27 10 10 6,94 664 1,87 62 42 3,60 800 10 60 10 27 20 12 1,73 61 39 3,50 800 10 60 10 27 10 12 6,98 664 1,48 58 41 3,31
1
2
3
4
Observando-se as Figuras 5.73 a 5.80, observa-se que em todas elas existem pelo
menos duas regiões em que a desestabilização de partículas e a precipitação de fósforo foram
mais bem sucedidas. A primeira, situa-se aproximadamente em pH 4 e dosagens de
coagulante em torno de 40 mg/L –– essa “faixa”, entretanto, foi detectada com base em
191
apenas um ponto de ensaio, o que não oferece muita confiabilidade. A segunda região,
abrangendo vários pontos, situa-se geralmente à direita da linha tracejada que que indica os
pontos em que não houve adição de ácido ou base, com dosagens de coagulante entre 10 e
120 mg/L.
Desse modo, ao contrário do que foi observado nos diagramas referentes à coagulação
dos efluentes com maior concentração de sólidos (efluente do RALEx e licor misto), os
diagramas de coagulação-floculação-flotação referentes ao efluente final da ETE Flores
apresentaram melhor eficiência na desestabilização de partículas em valores de pH mais
elevados.
Embora as eficiência de remoção de cor aparente, turbidez, DQO e fósforo não tenham
sido tão elevadas quanto as observadas nos diagramas referentes ao efluente do reator
anaeróbio de leito expandido (para sedimentação e flotação) e do licor misto (para
sedimentação), boas eficiências foram obtidas em alguns pontos dos diagramas. Entretanto, a
coagulação ocorreu de modo mais eficiente com dosagens elevadas de cloreto férrico,
provavelmente porque o efluente continha pequena concentração de partículas coloidais, de
modo que não existiam oportunidades de contato suficientes para produzir agregados de
partículas completamente desestabilizas em um tempo de detenção razoável, conforme
argumentam O’Melia (1970) e Packham (1965). Por exemplo, para Vf: 10 cm/min, os
melhores resultados de remoção foram obtidos com dosagem de cloreto férrico de 120 mg/l,
sem controle do pH (pH de coagulação 5,2), com remoções de turbidez, cor aparente, DQO e
fósforo de, respectivamente, 71%, 72%, 69% e 95%.
Vale ressaltar, entretanto, que diferentemente dos demais diagramas (efluente reator
anaeróbio e licor misto), em certos casos as regiões de maior remoção foram distintas para cor
aparente, turbidez, DQO e fósforo (ver diagramas). Conforme se observa na Tabela 5.13, os
coeficientes de correlação entre os parâmetros analisados na maioria dos casos não foram
elevados, com exceção apenas das análises de cor aparente e turbidez, que apresentaram
elevada correlação.
Em comparação com a sedimentação, que conforme visto no item anterior não
apresentou bons resultados, a flotação por ar dissolvido se mostrou relativamente eficiente na
separação de partículas provenientes da coagulação/precipitação com cloreto férrico do
efluente da ETE Jardim das Flores. É provável, contudo, que resultados ainda melhores
pudessem ser obtidos com uso auxiliares de floculação (p.ex., polieletrólitos).
192
10
20
40
80
100
120
150
200
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
85
50
76 53 27 58
49 26 26
23 64 22 42 52
3526 25
30 35
113 59
68
26 141
27
35
26
33
35
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,31 mm
ol/L de NaO
H
0,31 mm
ol/L de HC
l
0,76 mm
ol/L de HC
l
0,51 mm
ol/L de HC
l
0,94 mm
ol/L de NaOH
1,9 mm
ol/L de NaO
H
Figura 5.73 – Diagrama de coagulação-floculação-flotação do Efluente da ETE Jardim das
Flores (Vf: 20 cm/min): percentuais de Turbidez remanescente. Coleta: Data-horário: 13/02/05, às 8h. Ensaios: Data-horário: 13/02/05, das 17h40min à 1h (14/02/05). Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 25,2 ± 0,6ºC; pH: 7,30 ± 0,13; Turbidez: 4,39 ± 0,51 uT; DQO: 62 ± 11 mg/L; fósforo total: 4,58 ± 0,06 mg P/L;Condutividade: 719 ± 8 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 10 s; Gf: 60 s–1; Tf: 10 min; Vf: 20 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
193
10
20
40
80
100
120
150
200
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
50
94 88 58 29 27
69 52 31
81 96 38 29 29
3250 22
36 43
81 43
29
36 38
27
35
64
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,31 mm
ol/L de NaO
H
0,31 mm
ol/L de HC
l
0,76 mm
ol/L de HC
l
0,51 mm
ol/L de HC
l
0,94 mm
ol/L de NaOH
1,9 mm
ol/L de NaO
H
Figura 5.74 – Diagrama de coagulação-floculação- flotação do Efluente da ETE Jardim das
Flores (Vf: 20 cm/min): percentuais de DQO remanescente. Coleta: Data-horário: 13/02/05, às 8h. Ensaios: Data-horário: 13/02/05, das 17h40min à 1h (14/02/05). Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 25,2 ± 0,6ºC; pH: 7,30 ± 0,13; Turbidez: 4,39 ± 0,51 uT; DQO: 62 ± 11 mg/L; fósforo total: 4,58 ± 0,06 mg P/L;Condutividade: 719 ± 8 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 10 s; Gf: 60 s–1; Tf: 10 min; Vf: 20 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
194
10
20
40
80
100
120
150
200
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
50
95 97 95 54 22
83 75 60
62 83 63 15 14
4757
50
4442
65
6
29
49
37
27
35
73
55
41
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,31 mm
ol/L de NaO
H
0,31 mm
ol/L de HC
l
0,76 mm
ol/L de HC
l
0,51 mm
ol/L de HC
l
0,94 mm
ol/L de NaOH
1,9 mm
ol/L de NaO
H
Figura 5.75 – Diagrama de coagulação-floculação- flotação do Efluente da ETE Jardim das
Flores (Vf: 20 cm/min): percentuais de Fósforo total remanescente. Coleta: Data-horário: 13/02/05, às 8h. Ensaios: Data-horário: 13/02/05, das 17h40min à 1h (14/02/05). Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 25,2 ± 0,6ºC; pH: 7,30 ± 0,13; Turbidez: 4,39 ± 0,51 uT; DQO: 62 ± 11 mg/L; fósforo total: 4,58 ± 0,06 mg P/L;Condutividade: 719 ± 8 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 10 s; Gf: 60 s–1; Tf: 10 min; Vf: 20 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
195
10
20
40
80
100
120
150
200
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
50
90 90 79
61 57
51 76
52
79 50 60 6338
38 5259
47 55
66111
107
30 184
27
35
51
54
54
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,31 mm
ol/L de NaO
H
0,31 mm
ol/L de HC
l
0,76 mm
ol/L de HC
l
0,51 mm
ol/L de HC
l
0,94 mm
ol/L de NaOH
1,9 mm
ol/L de NaO
H
Figura 5.76 – Diagrama de coagulação-floculação- flotação do Efluente da ETE Jardim das
Flores (Vf: 20 cm/min): percentuais de Cor aparente remanescente. Coleta: Data-horário: 13/02/05, às 8h. Ensaios: Data-horário: 13/02/05, das 17h40min à 1h (14/02/05). Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 25,2 ± 0,6ºC; pH: 7,30 ± 0,13; Turbidez: 4,39 ± 0,51 uT; DQO: 62 ± 11 mg/L; fósforo total: 4,58 ± 0,06 mg P/L;Condutividade: 719 ± 8 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 10 s; Gf: 60 s–1; Tf: 10 min; Vf: 20 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
196
10
20
40
80
100
120
150
200
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
50
80 79 51 25 35
33 24 28
21 57 18 26 30
3023 23
25 27
110 32
33
29 39
27
35
23
27
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,31 mm
ol/L de NaO
H
0,31 mm
ol/L de HC
l
0,76 mm
ol/L de HC
l
0,51 mm
ol/L de HC
l
0,94 mm
ol/L de NaOH
1,9 mm
ol/L de NaO
H
Figura 5.77 – Diagrama de coagulação-floculação- flotação do Efluente da ETE Jardim das
Flores (Vf: 10 cm/min): percentuais de Turbidez remanescente. Coleta: Data-horário: 13/02/05, às 8h. Ensaios: Data-horário: 13/02/05, das 17h40min à 1h (14/02/05). Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 25,2 ± 0,6ºC; pH: 7,30 ± 0,13; Turbidez: 4,39 ± 0,51 uT; DQO: 62 ± 11 mg/L; fósforo total: 4,58 ± 0,06 mg P/L;Condutividade: 719 ± 8 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 10 s; Gf: 60 s–1; Tf: 10 min; Vf: 10 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
197
10
20
40
80
100
120
150
200
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
50
92 96 65 27 22
50 41 31
106 50 38 32 32
4331 22
34 47
87 45
18
31 20
27
35
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,31 mm
ol/L de NaO
H
0,31 mm
ol/L de HC
l
0,76 mm
ol/L de HC
l
0,51 mm
ol/L de HC
l
0,94 mm
ol/L de NaOH
1,9 mm
ol/L de NaO
H
Figura 5.78 – Diagrama de coagulação-floculação- flotação do Efluente da ETE Jardim das
Flores (Vf: 10 cm/min): percentuais de DQO remanescente. Coleta: Data-horário: 13/02/05, às 8h. Ensaios: Data-horário: 13/02/05, das 17h40min à 1h (14/02/05). Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 25,2 ± 0,6ºC; pH: 7,30 ± 0,13; Turbidez: 4,39 ± 0,51 uT; DQO: 62 ± 11 mg/L; fósforo total: 4,58 ± 0,06 mg P/L;Condutividade: 719 ± 8 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 10 s; Gf: 60 s–1; Tf: 10 min; Vf: 10 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
198
10
20
40
80
100
120
150
200
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
50
94 97 90 52 14
81 72 55
63 79 59 12 7
5744 48
40 40
64 17
18
5 13
27
35
40
51
64
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,31 mm
ol/L de NaO
H
0,31 mm
ol/L de HC
l
0,76 mm
ol/L de HC
l
0,51 mm
ol/L de HC
l
0,94 mm
ol/L de NaOH
1,9 mm
ol/L de NaO
H
Figura 5.79 – Diagrama de coagulação-floculação- flotação do Efluente da ETE Jardim das
Flores (Vf: 10 cm/min): percentuais de Fósforo total remanescente. Coleta: Data-horário: 13/02/05, às 8h. Ensaios: Data-horário: 13/02/05, das 17h40min à 1h (14/02/05). Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 25,2 ± 0,6ºC; pH: 7,30 ± 0,13; Turbidez: 4,39 ± 0,51 uT; DQO: 62 ± 11 mg/L; fósforo total: 4,58 ± 0,06 mg P/L;Condutividade: 719 ± 8 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 10 s; Gf: 60 s–1; Tf: 10 min; Vf: 10 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
199
10
20
40
80
100
120
150
200
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
50
27
35
84 89 73
58 53
49 57
51
48 52 497237
5548
4941
33
45107
28
66
65
48
51
49
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,31 mm
ol/L de NaO
H
0,31 mm
ol/L de HC
l
0,76 mm
ol/L de HC
l
0,51 mm
ol/L de HC
l
0,94 mm
ol/L de NaOH
1,9 mm
ol/L de NaO
H
Figura 5.80 – Diagrama de coagulação-floculação- flotação do Efluente da ETE Jardim das
Flores (Vf: 10 cm/min): percentuais de Cor aparente remanescente. Coleta: Data-horário: 13/02/05, às 8h. Ensaios: Data-horário: 13/02/05, das 17h40min à 1h (14/02/05). Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 25,2 ± 0,6ºC; pH: 7,30 ± 0,13; Turbidez: 4,39 ± 0,51 uT; DQO: 62 ± 11 mg/L; fósforo total: 4,58 ± 0,06 mg P/L;Condutividade: 719 ± 8 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 10 s; Gf: 60 s–1; Tf: 10 min; Vf: 10 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
200
10
20
40
80
100
120
150
200
300
400
4 111098765
Dosagem
de FeCl3.6H
2O (m
g/l)
pH após coagulação
50
658 623 587 618 648
570 618 634
684 637 634 649 799
624713 620
644 625
693 630
720
655 784
27
35
630
594
643
Padrão de lançamento(Res. CONAMA Nº. 357/2005)
Sem adição de ácido ou base
0,31 mm
ol/L de NaO
H
0,31 mm
ol/L de HC
l
0,76 mm
ol/L de HC
l
0,51 mm
ol/L de HC
l
0,94 mm
ol/L de NaOH
1,9 mm
ol/L de NaO
H
Figura 5.81 – Diagrama de coagulação-floculação- flotação do Efluente da ETE Jardim das
Flores (Vf: 20 cm/min): Condutividade (µS/cm a 25ºC). Coleta: Data-horário: 13/02/05, às 8h. Ensaios: Data-horário: 13/02/05, das 17h40min à 1h (14/02/05). Características da amostra bruta durante os ensaios*: temperatura: 25,2 ± 0,6ºC; pH: 7,30 ± 0,13; Turbidez: 4,39 ± 0,51 uT; DQO: 62 ± 11 mg/L; fósforo total: 4,58 ± 0,06 mg P/L;Condutividade: 719 ± 8 µS/cm a 25ºC. Condições de ensaio: Gm: 800 s–1; Tm: 10 s; Gf: 60 s–1; Tf: 10 min; Vf: 20 cm/min; CSC: 20 g/L (FeCl3.6H2O). * Média ± Desvio padrão.
201
Tabela 5.13 – Coeficientes de correlação amostral entre os parâmetros analisados nos ensaios de coagulação-floculação-flotação para obtenção dos diagramas de coagulação do efluente da ETE Jardim das Flores
Coeficiente de correlação
- r (velocidade de flotação -
Vf) Con
dutiv
idad
e -
Turb
idez
Con
dutiv
idad
e -
cor a
pare
nte
Con
dutiv
idad
e -
DQ
O
Con
dutiv
idad
e -
fósf
oro
tota
l
Turb
idez
-
cor a
pare
nte
Turb
idez
- D
QO
Turb
idez
-
fósf
oro
tota
l
Cor
apa
rent
e -
DQ
O
Cor
apa
rent
e -
fósf
oro
tota
l
DQ
O -
fó
sfor
o to
tal
r (20 cm/min) 0,4404 0,4477 -0,1672 -0,4592 0,9423 0,3487 0,1401 0,1681 0,1407 0,7151r (10 cm/min) 0,0292 -0,0095 -0,1865 -0,5433 0,9128 0,6292 0,4671 0,5021 0,5051 0,6774
5.6.4 Considerações sobre custo, referentes aos resultados obtidos em ensaios de
coagulação/precipitação com o efluente da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP)
Nas Figuras 5.82 a 5.85, são apresentadas as curvas com a relação “benefício/custo”
para os ensaios de coagulação-floculação-flotação realizados com o efluente da ETE Jardim
das Flores, respectivamente, para remoção de turbidez, DQO, cor aparente e fósforo. Observa-
se nessas figuras que, como ocorreu com efluente do RALEx, em geral, a relação
“benefío/custo” mais elevada ocorreu para a coagulação-floculação-flotação com cloreto
férrico sem adição de ácido clorídrico ou hidróxido de sódio.
Sendo assim, considerando-se apenas os ensaios em que não houve adição de ácido ou
base, foi elaborada a Figura 5.86, na qual os custos com cloreto férrico e com energia elétrica
são apresentados em função da eficiência de remoção de turbidez, fósforo, DQO e cor
aparente e da dosagem de coagulante, para ensaio de coagulação-floculação-flotação com o
efluente da ETE Jardim das Flores (Rio Claro - SP). Nesta Figura, observa-se haver
considerável aumento na eficiência de remoção de turbidez, DQO e cor aparente quando a
dosagem de cloreto férrico é aumentada de 10 para 20 mg de FeCl3.6H2O/L. Contudo, para
esses três parâmetros, novos incrementos na dosagem em geral não representam ganho
significativo em eficiência de remoção. Na curva referente ao fósforo, entretanto, nesta
mesma figura, observa-se que a eficiência de remoção aumenta “continuamente” com o
aumento da dosagem de cloreto férrico. Esse comportamento provavelmente se deve ao fato
de que a remoção de turbidez, DQO e cor aparente está intimamente associada à remoção de
partículas (i.e., à coagulação), enquanto a remoção de fósforo se deve à precipitação do
mesmo ao reagir com o cloreto férrico.
Conforme foi descrito para a coagulação/precipitação com o efluente do RALEx e
com o licor misto do reator de lodo ativado da ETE Jardim das Flores, a dosagem de
202
coagulante a ser empregada na pós-precipitação (coagulação/precipitação do efluente da ETE
Jardim das Flores) deve estar vinculada ao parâmetro (turbidez, DQO, fósforo etc.) cuja
remoção seja prioritária para o atendimento de padrões de lançamento (ou de qualidade no
corpo receptor) ou de reúso.
Assim, se as condições de ensaio em flotateste fossem consideradas representativas da
coagulação/precipitação na ETE, o emprego de dosagens de, por exemplo, 20 mg de
FeCl3.6H2O/L (custo com coagulante e energia elétrica por m3 tratado: R$0,023), promoveria
a remoção de 76% da turbidez e 60% da DQO; contudo a remoção de fósforo seria de apenas
28%. Logo, se a remoção de fósforo fosse prioritária, seriam necessárias dosagens mais
elevadas.
-
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
0 20 40 60 80 100 120 140DC (mg FeCl3.6H2O/L)
Rem
oção
de
turb
idez
/Cus
to[%
/(R$/
m3 )]
Sem adição de ácido ou base0,31 mmol NaOH/L0,94 mmol NaOH/L1,9 mmol NaOH/L0,31 mmol HCl/L0,51 mmol HCl/L0,76 mmol HCl/L
Figura 5.82 – Dosagem de cloreto férrico em função da eficiência de remoção de turbidez
pelo custo27 por metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”) em ensaios de coagulação-floculação-flotação (Vf: 10 cm/min) com o efluente da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP).
27 Preços considerados para cálculo do custo: Cloreto férrico comercial (40% de FeCl3): R$ 600,00/ton; Hidróxido de sódio (escamas): R$ 2.000,00/ton; Ácido clorídrico comercial (37% de HCl): R$ 1.200,00/ton (Fonte: SANEAGO, 2005; SEMAE Piracicaba, 2005; SANEPAR, 2005; COPASA, 2005). Custos com a flotação: ver “Anexo E”.
203
-
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
0 20 40 60 80 100 120 140DC (mg FeCl3.6H2O/L)
Rem
oção
de
DQ
O/C
usto
[%/(R
$/m3 )]
Sem adição de ácido ou base0,31 mmol NaOH/L0,94 mmol NaOH/L1,9 mmol NaOH/L0,31 mmol HCl/L0,51 mmol HCl/L0,76 mmol HCl/L
Figura 5.83 – Dosagem de cloreto férrico em função da eficiência de remoção de DQO pelo
custo27 por metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”) em ensaios de coagulação-floculação-flotação (Vf: 10 cm/min) com o efluente da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP)
-
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
0 20 40 60 80 100 120 140DC (mg FeCl3.6H2O/L)
Rem
oção
de
Fósf
oro/
Cus
to[%
/(R$/
m3 )]
Sem adição de ácido ou base0,31 mmol NaOH/L0,94 mmol NaOH/L1,9 mmol NaOH/L0,31 mmol HCl/L0,51 mmol HCl/L0,76 mmol HCl/L
Figura 5.84 – Dosagem de cloreto férrico em função da eficiência de remoção de fósforo pelo
custo27 por metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”) em ensaios de coagulação-floculação-flotação (Vf: 10 cm/min) com o efluente da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP)
204
-
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
0 20 40 60 80 100 120 140DC (mg FeCl3.6H2O/L)
Rem
oção
deC
or a
pare
nte/
Cus
to[%
/(R$/
m3 )]
Sem adição de ácido ou base0,31 mmol NaOH/L0,94 mmol NaOH/L1,9 mmol NaOH/L0,31 mmol HCl/L0,51 mmol HCl/L0,76 mmol HCl/L
Figura 5.85 – Dosagem de cloreto férrico em função da eficiência de remoção de cor
aparente pelo custo27 por metro cúbico tratado (relação “benefício/custo”) em ensaios de coagulação-floculação-flotação (Vf: 10 cm/min) com o efluente da ETE Jardim das Flores (Rio Claro-SP)
0,01
0,03
0,05
0,07
0,09
0,11
0% 20% 40% 60% 80% 100%Eficiência de remoção
Cus
to (R
$/m
3 )
0
20
40
60
80
100
120D
C (m
g Fe
Cl3.6
H 2O
/L)Turbidez
FósforoCor aparenteDQO
Figura 5.86 – Custo com operação28, em R$/m3, e dosagem de coagulante em função da
eficiência de remoção de turbidez, fósforo, DQO e cor aparente, para ensaio de coagulação-floculação-flotação do efluente da ETE Jardim das Flores (Rio Claro - SP)
28 Preços considerados para cálculo do custo: Cloreto férrico comercial (40% de FeCl3): R$ 600,00/ton (Fonte: SANEAGO, 2005; SEMAE Piracicaba, 2005; SANEPAR, 2005). Custos com a flotação: ver “Anexo E”.
205
6. CONCLUSÕES
6.1 Ensaios de coagulação-floculação com o efluente do reator anaeróbio de leito
expandido
A partir dos resultados obtidos nos ensaios de coagulação-floculação com o efluente
do reator anaeróbio de leito expandido, pode-se chegar às seguintes conclusões:
• O pós-tratamento do efluente do reator anaeróbio de leito expandido por
coagulação/precipitação com cloreto férrico se mostrou viável operacionalmente, tanto
com etapa final de separação de sólidos por sedimentação quanto por flotação por ar
dissolvido;
• A coagulação/precipitação do efluente do RALEx, para mesmas dosagens de cloreto
férrico, geralmente resultou em eficiências mais elevadas de remoção de turbidez,
DQO e fósforo com o uso da flotação por ar dissolvido do que com o uso da
sedimentação;
• Em todos os diagramas obtidos, tanto relativos a ensaios de sedimentação quanto de
flotação, ocorreu uma região, aproximadamente em valores de pH entre 5 e 7 e
dosagem de coagulante superior a 60 mg/l de FeCl3.6H20, que se mostrou adequada à
coagulação do efluente do RALEx, a qual coincidiu aproximadamente com o entorno
da linha dos pontos isoelétricos (ver Figura 5.25);
• Tanto com o emprego da sedimentação quanto da flotação por ar dissolvido, nas
condições operacionais empregadas, para as amostras estudadas, a adição de ácido
(ácido clorídrico) geralmente elevou a eficiência da coagulação/precipitação do
efluente do RALEx, enquanto a adição de base (hidróxido de sódio) geralmente
prejudicou a coagulação/precipitação. Contudo, em virtude da elevada alcalinidade do
efluente do RALEx, a correção do pH com adição de HCl não foi a condição mais
viável economicamente em todas as circunstâncias testadas, sendo mais econômico o
aumento da dosagem de cloreto férrico para se obter maior remoção de turbidez, DQO
e fósforo;
206
• Em virtude da conclusão anterior, deduz-se também que a elaboração de diagramas de
coagulação é desnecessária na investigações das dosagens de coagulante mais
adequadas para coagulação/precipitação do efluente do RALEx; nesse caso, apenas os
parâmetros operacionais (Gm, Tm, Gf, Tf, etc.) e a dosagem de coagulante precisam
ser investigados. É de se esperar que comportamento semelhante seja observado em
efluentes de outros reatores anaeróbios que apresentem alcalinidade no efluente em
concentrações similares às observadas no RALEx;
• A faixa de pH mais adequada para coagulação do efluente do RALEx situou-se
geralmente em valores de pH mais baixos do que os resultantes da simples adição de
cloreto férrico (i.e., sem a adição de ácido). Este fato pode ser benéfico para a
eficiência global de um sistema anaeróbio-coagulação/precipitação, por exemplo,
durante a fase de partida do reator anaeróbio ou quando houver sobrecargas orgânicas,
quando geralmente a eficiência do reator anaeróbio é menor, o pH pode se tornar mais
baixo e a capacidade de tamponamento (alcalinidade) no efluente é reduzida;
• Da comparação entre todos os diagramas obtidos para coagulação/precipitação do
RALEx, verifica-se que, de modo geral, as regiões de maior eficiência de remoção
coincidem nos diagramas de turbidez, DQO, e fósforo, de sorte que, por exemplo, a
eficiência de remoção de turbidez indica a região de melhor remoção de DQO e
fósforo;
• Apesar de terem sido realizados ensaios apenas em escala de laboratório, os resultados
obtidos, com elevadas eficiências de remoção de turbidez, DQO e fósforo, confirmam
os resultados de trabalhos anteriores, que indicam haver grande aplicabilidade de uso
de sistemas de tratamento de esgoto sanitário utilizando-se reatores anaeróbios
seguidos de pós-tratamento por coagulação/precipitação.
6.2 Ensaios de coagulação-floculação com o licor misto do tanque de aeração da ETE
Jardim das Flores
Com base nos resultados dos ensaios de coagulação/precipitação com o licor misto do
tanque de aeração da ETE Jardim das Flores, podem ser ressaltadas as seguintes conclusões:
• A coagulação desse efluente com cloreto férrico, com separação final por
sedimentação, possibilitou elevadas eficiências de remoção de turbidez, DQO e
fósforo, mostrando-se aplicável principalmente em situações em que a remoção seja
207
prioritária. Por exemplo, para dosagem de 80 mg de FeCl3.6H2O/L29, sem correção de
pH (pH de coagulação igual a 6,2), obtiveram-se eficiências adicionais de remoção
(i.e., em relação ao sobrenadante do licor misto) de turbidez, DQO e fósforo de,
respectivamente, 80%, 72% e 85%, ao custo de R$ 0,07/m3, considerando-se apenas o
custo com produtos químicos;
• Os diagramas de coagulação referentes ao licor misto indicaram que a faixa de pH na
qual a coagulação ocorria eficientemente, com menores dosagens de coagulante,
situava-se geralmente na faixa ácida (pH entre 5,0 e 7,0, aproximadamente). Embora
não seja aplicável a correção “proposital” do pH do licor misto de um sistema de um
sistema de lodo ativado, principalmente em virtude do risco de causar problemas à
população microbiana presente no reator, p.ex., na ETE Jardim das Flores o pH do
licor misto era influenciado pela adição de cal na unidade precedente (UASB).
Observa-se, portanto, que esse procedimento, embora reduzisse a liberação de maus
odores, seria prejudicial à coagulação (e precipitação) no licor misto, se se adotasse a
aplicação de cloreto férrico no tanque de aeração da ETE Jardim das Flores;
• Considerando-se as condições empregadas nesta pesquisa, a flotação por ar dissolvido
não apresentou bons resultados como etapa final de separação para a coagulação do
licor misto exclusivamente com cloreto férrico (i.e., sem o uso de auxiliares de
coagulação/floculação), de modo que quanto maior a dosagem desse coagulante,
menores foram as eficiências de remoção de partículas por flotação. Entretanto, a
flotação removeu eficientemente os sólidos do licor misto quando não se adicionou
qualquer coagulante.
6.3 Ensaios de coagulação-floculação com o efluente da ETE Jardim das Flores
Os resultados dos ensaios de coagulação-floculação com o efluente da ETE Jardim das
Flores permitem chegar às seguintes conclusões:
• A coagulação/precipitação do efluente final da ETE não apresentou bons resultados na
remoção de turbidez, DQO e fósforo, quando a etapa de separação era a sedimentação.
As razões para isso provavelmente dizem respeito tanto à falta de oportunidades de
contato entre as partículas (nas etapas de coagulação e floculação) quanto à baixa
29 Se fosse empregado cloreto férrico comercial essa dosagem seria equivalente a 48 mg de FeCl3/L.
208
sedimentabilidade das partículas formadas, já que as eficiências foram razoáveis
quando a separação de fases foi feita por flotação por ar dissolvido;
• Em comparação com a sedimentação, a flotação se mostrou relativamente eficiente na
separação de partículas na coagulação do efluente final da ETE Flores. É possível,
entretanto, que resultados ainda melhores pudessem ser obtidos com uso de auxiliares
de floculação (p.ex., polieletrólitos), de modo que se sugere o estudo desta
possibilidade em futuras pesquisas;
• Nas condições de ensaio investigadas, a coagulação-floculação-flotação do efluente da
ETE Jardim das Flores apresentou maior relação “benefício/custo” com o emprego
“exclusivo” de cloreto férrico, ou seja, sem adição de HCl ou NaOH;
• Em comparação com a coagulação/precipitação do licor misto (co-precipitação), nas
condições investigadas nesta pesquisa, a coagulação/precipitação do efluente final da
ETE Jardim das Flores (pós-precipitação) se mostrou menos atrativa, na medida que,
para mesmas dosagens de cloreto férrico, a co-precipitação possibilitou maiores
eficiências de remoção de turbidez e DQO (embora as remoções de fósforo tenham
sido “similares”).
209
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ADIN, A.; ASANO, T. (1998) The role of physical-chemical treatment in wastewater
reclamation and reuse. Water Science and Technology, Vol. 37, nº 10, p. 70-90.
AISSE, M.M.; JÜRGENSEN, D.; ALÉM SOBRINHO, P. (2001a) Avaliação do sistema
reator RALF e flotação por ar dissolvido, no tratamento de esgoto sanitário. In:
Chernicharo, C.A.L. (Coordenador) Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios
– Coletânea de artigos técnicos – Volume 2. Rio de Janeiro. ABES
AISSE, M.M.; JÜRGENSEN, D.; REALI, M.A.P.; PENETRA, R.G.; FLORENCIO, L.;
ALÉM SOBRINHO, P. (2001b) Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios por
sistemas de flotação. In: Chernicharo, C.A.L. (Coordenador) Pós-tratamento de
efluentes de reatores anaeróbios. Rio de Janeiro. ABES.
ALÉM SOBRINHO, P.; JORDÃO, E.P. (2001) Pós-tratamento de efluentes de reatores
anaeróbios – uma análise crítica. In: CHERNICHARO, C.A.L. (Coordenador) Pós-
tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Rio de Janeiro. ABES.
ALÉM SOBRINHO, P.; KATO, M.T. (1999) Uma análise crítica do uso do processo
anaeróbio para o tratamento de esgotos sanitários. In: CAMPOS, J.R. (Coordenador)
Tratamento de esgotos sanitários por processo anaeróbio e disposição controlada no
solo. Rio de Janeiro. ABES.
AMIRTHARAJAH, A.; MILLS, K.M. (1982) Rapid-mix design for mechanisms of alum
coagulation. Journ. AWWA, vol. 74, nº 4, p. 210-216, Apr.
ANDRADE NETO, C.O.; CAMPOS, J.R. (1999) Tratamento de esgoto sanitário por
processo anaeróbio e disposição controlada no solo – Capítulo 1: Introdução. In:
CAMPOS, J.R. (Coordenador) Tratamento de esgoto sanitário por processo anaeróbio
e disposição controlada no solo. Rio de Janeiro. ABES. 435 p.
APHA/AWWA/WEF (1998). Standard Methods for the Examination of Water and
Wastewater, 20th ed., Washington, D.C., USA.
ARGAMAN, Y. & KAUFMAN, W.J. (1970) Turbulence and flocculation. J. Sanitary
Engineering Division. SA2, Proc. Paper 7201. p. 223-241.
210
AZEVEDO NETTO, J.M. e ALVAREZ, G.A. Manual de hidráulica. Vol. 1. Edgard
Blücher. 7ª ed. São Paulo.
BALMAT, J. L. Biochemical oxidation of various particulate fractions of sewage. Sew. Ind.
Waste, v. 29, n. 7, p. 757-761, 1957.
BARROS NETO, B.; SCARMINO, I.S.; BRUNS, R.E. (2003) Como fazer experimentos.
Pesquisa e desenvolvimento na ciência e na indústria. Ed. UNICAMP.
BLANCO, V.D.; ENCINA, P.A.G.; FDZ-POLANCO, F. (1995) Effects of biofilm grownth,
gas and liquid velocities on the expansion of an anaerobic fluidized bed reactor (AFBR).
Water Research, Vol. 29, nº 7, p. 1649-1654.
BRASIL, Leis etc. (1986) Resolução CONAMA nº 20, de 18 de junho de 1986. Conselho
Nacional do Meio Ambiente.
BRATBY, J.R. (1981) Interpreting laboratory results for the design of rapid mixing and
flocculation systems. Journal AWWA. Jun. p. 318-325.
BRITO, S. A. (1998) Influência da velocidade de sedimentação na determinação dos
coeficientes de agregação e ruptura durante a floculação. São Carlos, SP, 189 p.
Dissertação (Mestrado) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São
Paulo.
BUFFIÈRE, P.; STEYER, J.P.; FONADE, C.; MOLLETA, R. (1998) Modeling and
experiments on the influence of biofilm size and mass transfer in a fluidized bed reactor
for anaerobic digestion. Water Research, Vol. 32, nº 3, p. 657 a 668.
CAMPOS, J.R. (1989). Remoção de DQO e de Nitrogênio em um sistema de três reatores
biológicos de filme fixo em série. São Carlos, 295 p. Tese (Livre Docência) - Escola de
Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo.
CAMPOS, J.R. (2005) Memorial descritivo da ETE Jardim das Flores. In: Projeto básico da
ETE Jardim das Flores – Fundação para o Incremento da Pesquisa e o Aperfeiçoamento
Industrial – FIPAI (Manuscrito obtido com o autor).
CAMPOS, J.R.; DIAS, H.G. (1989) Potencialidade do filtro anaeróbio. Revista DAE, vol.
49, n. 154, p. 29-33, jan/mar.
CAMPOS, J.R.; PAGLIUSO, J.D. (1999) Tratamento de gases gerados em reatores
anaeróbios. In: CAMPOS, J.R. (Coordenador) Tratamento de esgotos sanitários por
processo anaeróbio e disposição controlada no solo. Rio de Janeiro. ABES.
211
CAMPOS, J.R.; REALI, M.A.P.; DOMBROSKI, S.A.G.; MARCHETO, M.; LIMA,
M.R.A. (1996) Tratamento físico-químico por flotação de efluentes de reatores
anaeróbios. XXV Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental -
AIDIS, Ciudad de México - México.
CARVALHO, M.E. (2003). Flotação de alta taxa aplicada ao pós-tratamento de efluentes
de reatores anaeróbios. São Carlos, 133 p. Dissertação (Mestrado) - Escola de
Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo.
CHERNICHARO, C.A.L.; VAN HAANDEL, A.C.; FORESTI, E.; CYBIS, L.F. (2001)
Introdução. In: CHERNICHARO, C.A.L. (Coordenador) Pós-tratamento de efluentes de
reatores anaeróbios. Rio de Janeiro. ABES.
COPASA (2005) Companhia de Saneamento de Minas Gerais. Licitação para compra de
produtos químicos. Disponível www.copasa.com.br (Acesso: 10/01/2006).
COURACCI FILHO, B.; ANDRADE NETO, C.O.; MELO, H.N.S.; SOUSA, J.T.; ABDUL
NOUR, E.A.; FIGUEIREDO, R.F. (2001) Pós-tratamento de efluentes de reatores
anaeróbios por sistemas de aplicação no solo. In: CHERNICHARO, C.A.L.
(Coordenador) Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Rio de Janeiro.
ABES.
DE HAAS, D.W.; WENTZEL, M.C.; EKAMA, G.A. (2000) The use of simultaneous
precipitation in modified activated sludge systems exhibiting biological excess
phosphate removal. Part 1: literature review. Water SA vol. 26, n. 4 Oct. 2000.
DI BERNARDO, L. (1993) Métodos e Técnicas de Tratamento de Água. Vol. I. Rio de
Janeiro, ABES.
DI BERNARDO, L.; BRITO, S.A. & MOREIRA, A.M.R. (1999) Proposição de
metodologia para determinação dos coeficientes de agregação e ruptura na floculação.
20º Congresso ABES. Rio de Janeiro. (II – 081) p. 1534-1544.
DI BERNARDO, L.; DI BERNARDO, A.; CENTURIONE FILHO, P.L. (2002) Ensaios de
tratabilidade de água e dos resíduos gerados em estações de tratamento de água. São
Carlos, Ed. RIMA.
DILLALO, R.; ALBERTSON, O.E. (1961) Volatile acids by direct titration. Journal WPCF,
Vol. 33, nº. 4. p.356-365.
EL SAMRANI, A.G.; LARTIGES, B.S.; MONTARGÈS-PELLETIER, E.; KAZPARD, V.;
BARRÈS, O.; GHANBAJA (1997) Clarification of municipal sewage with ferric
chloride: the nature of coagulant species. Water Research, Vol. 38, p. 756-768.
212
ELMITWALLI, T.A., SOELLNER, J., KEIZER, A.D., BRUNING, H., ZEEMAN, G.,
LETTINGA, G. Biodegradability and change of physical characteristics of particles
during anaerobic digestion of domestic sewage. Wat. Res., v. 35, n. 5, p. 1311-1317,
2001.
FELTRE, R.; YOSHINAGA, S. (1974) Físico-química. Vol. 3. São Paulo, Moderna.
FERNANDES, F.; LUFT, P.C.; GUIMARÃES, E.M. (1997) Dicionário brasileiro globo. 47
ed. São Paulo: Globo.
GUIMARÃES, A. F. (1987) Estudo da coagulação-floculação de água com turbidez ou cor
elevada. São Carlos, SP, 144 p.+ apêndices. 2 vol. Dissertação (Mestrado) - Escola de
Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo.
IUPAC (1997) Compendium of chemical terminology. IUPAC – International Union of Pure
and Applied Chemistry. 2nd. Ed. Disponível em: www.iupac.org (Acesso em: 8 de
janeiro de 2006).
JOHNSON, P.N. & AMIRTHARAJAH, A. (1983) Ferric chloride and alum as single and
dual coagulants. Research and Technology. Journal AWWA. p. 232-239, May.
LA MER, V.K. & HEALY, T.W. (1963) Adsorption-flocculation reactions of
macromolecules at the solid-liquid interface. Reviews of pure and applied chemistry. p.
13-112, Sep.
LAWLER, D. F. (1997) Particle size distribution in treatment processes: theory and practice. Wat.
Sci. Tech., v. 36, n. 04, p. 15-23.
LECKIE, J. e STUMM, W. (1970) Phosphate precipitation. In: water quality improvement
by physical and chemical processes. Vol. III. Ed. Gloyna, E.F. e Eckenfelder, W.W.
Research in water resources by the university of Texas PRESS. Austin and London. p.
237-249.
LETTINGA, G.; FIELD, J.; van LIER, J.; ZEEMAN, G. e POL, L.W.H. (1997) Advanced
anaerobic wastewater treatment in the near future. Water Science and Technology, Vol.
35, nº 10, p. 5-12.
LEVINE, A. D.; TCHOBANOGLOUS, G.; ASANO, T. (1985) Characterization of the size
distribution of contaminants in wastewater: treatment and reuse implications. J. Wat.
Pollut. Control Fed., v. 57, n. 07, p. 805-816.
LEVINE, A. D.; TCHOBANOGLOUS, G.; ASANO, T. Size distribution of particulate
contaminants in wastewater and their impact on treatability. Wat. Res., v. 25, n. 08, p.
911-922, 1991.
213
MARCHIORETO, M.M. (1999) Ozonização seguida de coagulação/floculação e flotação
como pós-tratamento do efluente de reator anaeróbio com chicanas tratando esgoto
sanitário. São Carlos. Dissertação (Mestrado) - Escola de Engenharia de São Carlos,
Universidade de São Paulo.
MARÍN, P.; ALKALAY, D.; GUERRERO, L.; CHAMY, R.; SCHIAPPACASSE, M.C.
(1999) Design and startup of an anaerobic fluidized bed reactor. Water Science and
Technology, Vol. 40, nº 8, p. 63-70.
MELS, A. (2001). Physical-chemical pretreatment as an option for increased sustainability
of municipal wastewater treatment plants. Thesis Wageningen University, Wageningen,
The Netherlands. 168 p.
MENDES, C. G. N. (1989) Estudo da coagulação de águas sintéticas e naturais com
turbidez e cor variáveis. São Carlos. 2v. Tese (Doutorado) - Escola de Engenharia de
São Carlos, Universidade de São Paulo.
MENDONÇA, N.M. (1998). Caracterização do material suporte e estudo da partida de um
reator anaeróbio de leito expandido utilizado no tratamento de esgoto sanitário. São
Carlos, 188 p. Dissertação (Mestrado) - Escola de Engenharia de São Carlos,
Universidade de São Paulo.
METCALF e EDDY (1991) Wastewater Engineer: treatment, disposal and reuse. McGraw-
Hill Inc., 3 ed., New York.
METCALF e EDDY (2003) Wastewater Engineer: treatment and reuse. McGraw-Hill Inc.,
4 ed., New York.
MORETTI, R.C. (2000) Processo de flotação por ar dissolvido aplicado à clarificação final
do efluente de sistema seqüencial de tratamento biológico de esgoto sanitário
constituído de reator anaeróbio (UASB) seguido de lagoa aerada. São Carlos, 203 p. +
apêndice. Dissertação (Mestrado) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade
de São Paulo.
MORETTI, R.C. (2005) Emprego da Flotação Lamelar de Alta Taxa e Convencional como
Pós-Tratamento do Efluente de Sistema Constituído de Reator Anaeróbio Seguido de
Reator Aeróbio Tratando Esgoto Sanitário. São Carlos. Tese (Doutorado) - Escola de
Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo.
MORSE, G.K.; BRETT, S.W.; GUY; J.A.; LESTER, J.N. (1998) Review: Phosphorus
removal and recovery technologies. The Science of Total Environment. 212. p.69-81.
214
O’MELIA, C. (1970) Coagulation in water and wastewater treatment. In: water quality
improvement by physical and chemical processes. Vol. III. Ed. Gloyna, E.F. e
Eckenfelder, W.W. Research in water resources by the university of Texas PRESS.
Austin and London. p. 219-236.
ØDEGAARD, H. (1978) Chemical floc formation in wastewater treatment - an
introduction. Prog. Wat. Tech., Supl. 1, p. 103-110, Pergamon Press.
ØDEGAARD, H. (1992) Norwegian experiences with chemical treatment of raw
wastewater. Wat. Sci. Tech.25 (12). p. 255-264.
PACKHAM, R.F. (1965) Some studies of the coagulation of dispersed clays with
hidrolyzing salts. Journal of Colloid Science. 20 (Jan). p. 255-264.
PENETRA, R.G. (1998). Pós-tratamento físico-químico por flotação de efluentes de
reatores anaeróbios de manta de lodo (UASB). São Carlos, 140 p. mais apêndices.
Dissertação (Mestrado) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São
Paulo.
PENETRA, R.G. (2003). Flotação aplicada ao pós-tratamento do efluente de reator
anaeróbio de leito expandido tratando esgoto sanitário. São Carlos, 290 p. Tese
(Doutorado) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo.
PENETRA, R.G.; REALI, M.A.P.; FORESTI, E. & CAMPOS, J.R. (1999) Post-treatment
of effluents from anaerobic reactor treating domestic sewage by dissolved-air flotation.
Wat. Sci. Tech.40 (8). p. 137-143.
PEREIRA, J.A.R. (2000) Concepção, construção e operação de reator anaeróbio de leito
expandido, em escala real, para tratamento de esgoto sanitário. São Carlos, 339 p. Tese
(Doutorado) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo.
PINTO FILHO, A.C.T. e BRANDÃO, C.C.S. (2001) Evaluation of flocculation and
dissolved air flotation as an advanced wastewater treatment. Wat. Sci. Tech.43 (8). p.
83-90.
PORTO, T.G. (2001). Tratamento avançado de esgoto sanitário em sistema seqüencial
composto por processo biológico anaeróbio, flotação, filtração em areia e em
membranas. São Carlos, 150 p. Dissertação (Mestrado) - Escola de Engenharia de São
Carlos, Universidade de São Paulo.
215
REALI, M.A.P. (1991). Concepção e avaliação de um sistema compacto para tratamento de
águas de abastecimento utilizando o processo de flotação por ar dissolvido e filtração
com taxa declinante. São Carlos. 373 p., 2 volumes. Tese (Doutorado), Escola de
Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo.
REALI, M.A.P.; PENETRA, R.G.; CAMPOS, J.R. (1998) Influência da floculação na
flotação de efluentes de reatores anaeróbios (UASB). XXVI Congreso Interamericano
de Ingeniería Sanitaria y Ambiental - AIDIS, Lima-Perú.
REALI, M.A.P.; PENETRA, R.G.; CARVALHO, M.E.C. (2001) Flotation technique with
coagulant and polymer application applied to the post-treatment of effluents from
anaerobic reactor treating sewage. Wat. Sci. Tech.44 (4). p.205-212.
Resolução CONAMA Nº. 357, de 17 de Março de 2005 (2005) Dispõe sobre a classificação
dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como
estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências.
Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA). Ministério do Meio Ambiente
(MMA). Brasil.
Resolução CONAMA Nº. 359, de 29 de Abril de 2005 (2005) Dispõe sobre a
regulamentação do teor de fósforo em detergentes em pó para uso em todo o território
nacional e dá outras providências. Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA).
Ministério do Meio Ambiente (MMA). Brasil.
RUDOLFS, W.; BALMAT, J.L. (1952) Colloids in sewage – I. Separation of sewage
colloids with aid of the electron microscope. Sewage and Industrial Wastes., v. 24, n. 03,
p. 248-256.
SANEAGO (2005) Saneamento de Goiás S/A. Licitação para compra de produtos
químicos. Disponível www.saneago.com.br (Acesso: 10/01/2006).
SANEPAR (2005) Companhia de Saneamento do Paraná. Licitação para compra de
produtos químicos. Disponível www.sanepar.com.br (Acesso: 10/01/2006).
SANTOS, H.R. (2001) Aplicação de coagulantes no afluente de reator anaeróbio de leito
expandido. São Carlos. 151 p. Dissertação (Mestrado), Escola de Engenharia de São
Carlos, Universidade de São Paulo.
SANTOS, H.R.; PRADO, G.S.; VIDAL, C.M.S.; MORUZZI, R.B.; CAMPOS, J.R. (2004)
Aplicabilidade das técnicas de determinação de tamanho de partículas em sistemas de
tratamento de água e esgoto. Revista Engenharia Sanitária e Ambiental. v.9, n.4, p. 291-
300. Out/Dez.
216
SEMAE Piracicaba (2005) Serviço Municipal de Água e Esgoto de Piracicaba. Licitação
para compra de produtos químicos. Disponível www.semaepiracicaba.org.br (Acesso:
10/01/2006).
SINELLI, P.H. (2002) Remoção de fósforo de efluente de tratamento anaeróbio por
processo físico-químico. . São Paulo. 128 p. + Anexos. Dissertação (Mestrado), Escola
Politécnica da Universidade de São Paulo.
SMITH, V.H.; TILMAN, G.D. e NEKOLA, J.C. (1999) Eutrophication: impacts of excess
nutrient inputs on fresh water, marine, and terrestrial ecosystems. Environment
Pollution. n.100. p.179-196.
STUMM, W. & O'MELIA, C. H. (1968) Stoichiometry of coagulation. . Journal AWWA. 60
(5), p. 514-539, May.
SUTTON, P.M.; MISHRA, P.N. (1994). Activated Carbon based biological Fluidized beds
for contaminated water and wastewater treatment: A state-of-art review. Water Science
and Technology, vol. 29, nº 10-11, p. 309 a 317.
TYRREL, T. (1999) The relative influences of nitrogen and phosphorus on oceanic primary
production. Nature, vol. 400. p. 525-531, August.
VAN HAANDEL, A.C. e LETTINGA, G. (1994) Tratamento anaeróbio de esgotos -
Manual para regiões de clima quente. Epgraf, Campina Grande, 210 p.
VAN HAANDEL, A.C. e MARAIS, G. (1999) O comportamento do sistema de lodo
ativado – Teoria e aplicações para projetos e operação. Epgraf, Campina Grande, 472 p.
VON SPERLING, M. (1996) Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias.
Vol. 1. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgoto. 2.ed.. Belo
Horizonte: DESA-UFMG. 243 p.
VON SPERLING, M. (2002) Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias.
Vol. 4. Lodos Ativados. 2.ed.. Belo Horizonte: DESA-UFMG, 2002. 428 p.
VON SPERLING, M.; VAN HAANDEL, A.C.; JORDÃO, E.P.; CAMPOS, J.R.; CYBIS,
L.F.; AISSE, M.M.; ALÉM SOBRINHO, P. (2001) Pós-tratamento de efluentes de
reatores anaeróbios por lodos ativados. In: Chernicharo, C.A.L. (Coordenador) Pós-
tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Rio de Janeiro. ABES.
YU, H.; TAY, J.; WILSON, F. (1997) A sustainable municipal wastewater treatment
process for tropical and subtropical regions in developing countries. Water Science and
Technology, Vol. 35, nº 9, p. 191-198.
217
Anexo A
Perfis 24 horas:
• Reator Anaeróbio de leito expandido (RALEx)
• ETE Jardim das Flores - Rio Claro-SP
218
Res
ulta
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leito
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do (R
ALE
x)
Temperatura(ºC)
pH
Alc. Parcial(mg CaCO3/l)
Alc. Total(mg CaCO3/l)
A. Bicarbonato(mg CaCO3/l)
Ácidos Voláteis(mg HAc/l)
DQOt(mg/l)
DQOf(mg/l)
Turbidez(uT)
Condutividade(µS/cm a 25ºC)
P-Total(mg P/l)
ST(mg/l)
STF(mg/l)
STV(mg/l)
SST(mg/l)
SSF(mg/l)
SSV(mg/l)
SDT(mg/l)
SDF(mg/l)
SDV(mg/l)
23/1
0/20
02 0
6:00
25,0
7,
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10
4
89
21
86
22
36
34
9
2,47
37
1
11
0
261
55
7
48
31
6
10
3
213
23/1
0/20
02 0
8:00
- 6,
94
119
28
7
254
46
749
24
9
426
92
9
8,72
82
2
30
0
522
425
57
36
8
39
7
24
3
154
23/1
0/20
02 1
0:00
27,0
6,
76
68
14
6
110
51
793
31
6
382
64
3
8,22
75
8
26
7
491
368
61
30
7
39
0
20
6
184
23/1
0/20
02 1
2:00
28,0
6,
50
65
12
8
89
55
808
35
8
379
59
3
6,49
76
1
29
3
468
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48
25
3
46
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24
5
215
23/1
0/20
02 1
4:00
- 6,
59
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12
1
86
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9
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5,60
71
4
25
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463
296
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25
4
41
8
20
9
209
23/1
0/20
02 1
6:00
- 6,
51
57
11
0
81
41
675
29
1
220
51
5
4,76
64
5
21
4
431
263
34
22
9
38
2
18
0
202
23/1
0/20
02 1
8:00
28,0
6,
37
36
10
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35
92
779
45
0
386
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4
5,07
63
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20
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428
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29
19
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41
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17
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238
23/1
0/20
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0:00
- 7,
15
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56
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18
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15
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171
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2:00
- 7,
20
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542
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210
61
2
5,20
50
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14
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360
245
26
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9
25
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11
8
141
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0/20
02 0
0:00
- 7,
38
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16
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150
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384
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4,60
47
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18
5
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- 7,
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167
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3,12
20
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116
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114
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24
/10/
2002
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0027
,0
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27
44
362
2,
71
190
95
95
95
10
85
95
85
10
23/1
0/20
02 0
6:00
25,0
7,
19
89
14
1
133
12
102
44
57
44
5
3,09
28
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98
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85
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74
20
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87
114
23/1
0/20
02 0
8:00
- 6,
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138
15
174
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53
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4,05
27
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5
117
91
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78
18
1
14
2
39
23
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2002
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,5
6,81
11
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92
14
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588
5,
37
363
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19
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2
-
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241
166
75
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2:00
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6,
68
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19
3
171
31
320
13
9
147
58
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5,88
45
9
19
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269
137
21
11
6
32
2
16
9
153
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0/20
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4:00
- 6,
47
94
16
4
140
34
325
15
7
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60
6
5,87
58
2
23
7
345
133
23
11
0
44
9
21
4
235
23/1
0/20
02 1
6:00
- 6,
54
107
17
9
159
28
337
16
9
150
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5
5,56
45
8
21
7
241
122
20
10
2
33
6
19
7
139
23/1
0/20
02 1
8:00
30,0
6,
63
101
17
4
156
25
374
19
3
192
60
0
5,66
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5
20
5
290
158
26
13
2
33
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158
23/1
0/20
02 2
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- 7,
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103
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362
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6
171
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5,23
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8
285
133
22
11
1
31
0
13
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174
23/1
0/20
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- 7,
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14
319
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8
152
61
6
4,77
28
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149
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20
10
1
16
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48
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2002
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7,02
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9
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28
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145
12
5
609
4,
72
414
145
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3
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88
31
1
13
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181
24/1
0/20
02 0
2:00
- 7,
03
143
18
3
175
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244
10
6
104
61
2
4,60
20
2
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102
94
14
80
10
8
86
22
24
/10/
2002
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7,02
12
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156
13
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18
2
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3,
92
256
225
31
75
11
64
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4
-
24
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2002
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0025
,0
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10
0
- D
eter
min
açõe
s não
real
izad
as
Aflu
ente
do
reat
or a
naer
óbio
de
leito
exp
andi
do
Eflu
ente
do
reat
or a
naer
óbio
de
leito
exp
andi
do
219
Data/Horário pH
DQ
Ot
(mg/
l)
DQ
Of
(mg/
l)
Tur
bide
z(u
T)
P-T
otal
(mg
P/l)
SST
(mg/
l)
SSF
(mg/
l)
SSV
(mg/
l)
SS
(ml/l
)
29/4/2003 09:00 6,98 316 282 287 10,2 254 26 228 - 29/4/2003 11:00 7,00 784 289 380 9,0 298 43 255 - 29/4/2003 13:00 6,77 656 251 339 8,0 274 39 235 - 29/4/2003 15:00 7,43 712 235 372 6,9 319 55 264 - 29/4/2003 17:00 8,35 364 223 302 6,8 287 53 234 - 29/4/2003 19:00 7,42 642 238 342 6,8 267 39 228 - 29/4/2003 21:00 8,25 918 222 343 5,9 265 43 222 - 29/4/2003 23:00 7,49 554 195 244 5,5 214 30 184 - 30/4/2003 01:00 7,27 374 186 171 5,6 161 19 142 - 30/4/2003 03:00 7,17 354 145 139 5,4 150 20 130 - 30/4/2003 05:00 7,20 234 108 92 4,0 91 5 86 - 30/4/2003 07:00 7,90 258 104 88 3,7 112 21 91 -
29/4/2003 09:00 7,25 96 70 58 6,0 21 3 18 - 29/4/2003 11:00 7,30 108 62 35 5,9 33 6 27 - 29/4/2003 13:00 7,15 103 84 58 6,2 26 3 23 - 29/4/2003 15:00 7,15 118 66 46 6,6 30 4 26 - 29/4/2003 17:00 7,09 133 71 64 6,5 34 6 28 - 29/4/2003 19:00 7,24 107 64 54 6,2 23 3 20 - 29/4/2003 21:00 7,15 128 75 88 6,2 31 5 26 - 29/4/2003 23:00 7,12 137 78 78 6,2 36 7 29 - 30/4/2003 01:00 7,06 117 77 49 6,0 37 4 33 - 30/4/2003 03:00 7,12 237 96 59 5,9 28 4 24 - 30/4/2003 05:00 7,23 118 70 56 6,1 29 6 23 - 30/4/2003 07:00 7,12 115 67 80 5,7 25 4 21 -
29/4/2003 09:00 - - 32 - - 1.174 394 780 56 29/4/2003 11:00 - - 39 - - 326 98 228 9 29/4/2003 13:00 - - 40 - - 907 296 611 56 29/4/2003 15:00 - - 39 - - 913 300 613 44 29/4/2003 17:00 - - 42 - - 974 324 650 46 29/4/2003 19:00 - - 95 - - 942 284 658 44 29/4/2003 21:00 - - 34 - - 870 284 586 46 29/4/2003 23:00 - - 42 - - 804 255 549 38 30/4/2003 01:00 - - 52 - - 577 187 390 26 30/4/2003 03:00 - - 47 - - 122 35 87 1 30/4/2003 05:00 - - 55 - - 233 71 162 4 30/4/2003 07:00 - - 27 - - 818 265 553 32
29/4/2003 09:00 7,17 60 - 2 5,8 15 3 12 - 29/4/2003 11:00 7,16 87 - 20 5,8 28 7 21 - 29/4/2003 13:00 7,19 87 - 23 5,9 36 9 27 - 29/4/2003 15:00 7,20 104 - 19 5,9 31 8 23 - 29/4/2003 17:00 7,25 72 - 19 6,0 28 7 21 - 29/4/2003 19:00 7,24 73 - 18 6,1 27 6 21 - 29/4/2003 21:00 7,24 75 - 16 5,3 22 5 17 - 29/4/2003 23:00 7,25 72 - 20 5,4 27 6 21 - 30/4/2003 01:00 7,27 78 - 18 5,6 26 6 20 - 30/4/2003 03:00 7,29 66 - 13 5,3 16 3 13 - 30/4/2003 05:00 7,27 88 - 11 5,5 15 3 12 - 30/4/2003 07:00 7,29 71 - 11 5,7 15 3 12 -
- Determinações não realizadas
Resultados referentes ao perfil 24 horas realizado entre 29 e 30 de abril de 2003 na ETE Jardim das Flores - Rio Claro - SP.
Afluente do reator anaeróbio de manta de lodo (UASB)
Efluente do reator anaeróbio de manta de lodo (UASB)
Efluente do Decantador
Efluente do reator de Lodo Ativado
220
Anexo B
Resultados dos ensaios de coagulação-floculação com o efluente do Reator
Anaeróbio de Leito Expandido (RALEx)
221
Resultados dos ensaios para elaboração de diagramas de coagulação-floculação-
sedimentação com o efluente do RALEx – Manhã (1ª série)
222
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 1 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 28/11/2002 08:00Horário início: 10h Data ensaio: 28/11/2002 Temp. amostra coleta: 26º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,92 Turbidez: 63,2 NTU Condutividade: 449 µS/cm a 25ºCTemperatura: 26º C DQO: 94 mg/l Fósforo total: 3,50 mg P/L Cor ap.: 566 uC
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 500 s-1 (250 rpm) Tm: 30 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/L
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** - - - - - -pHi 6,92 6,92 6,92 6,92 6,92 6,92 pHcoag. 6,92 6,85 6,74 6,63 6,54 6,43 DC (mg/L) *** 10 20 40 60 80 100 Turbidez (NTU) 37,3 54,2 47,2 21,8 14,1 10,7 Cor aparente (uC) 486 538 518 144 203 116 Condut. (µS/cm a 25ºC) 466 470 477 484 491 501 DQO (mg/L) 116 115 104 77 52 44 Fósforo (mg P/L) 3,6 3,5 3,3 2,0 1,1 0,7
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** - - - - - -pHi 6,92 6,92 6,92 6,92 6,92 6,92 pHcoag. 6,34 6,24 6,10 5,86 5,37 4,20 DC (mg/L) *** 120 140 160 200 250 300 Turbidez (NTU) 9,6 7,0 6,2 7,5 5,2 73,4 Cor aparente (uC) 80 85 60 112 65 478 Condut. (µS/cm a 25ºC) 509 517 525 539 559 598 DQO (mg/L) 37 31 48 35 24 93 Fósforo (mg P/L) 0,5 0,4 0,4 0,4 0,3 2,7
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico , em mg/L de FeCl3.6H2O.
Reator
Reator
223
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 2 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 28/11/2002 08:00Horário início: 11h05min Data ensaio: 28/11/2002 Temp. amostra coleta: 26º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,96 Turbidez: 68,2 NTU Condutividade: 426 µS/cm a 25ºCTemperatura: 26º C DQO: 103 mg/l Fósforo total: 4,00 mg P/L Cor ap.: 632 uC
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 500 s-1 (250 rpm) Tm: 30 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/L
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 7,50 7,50 7,50 7,50 7,50 7,50 pHcoag. 7,35 7,22 7,06 6,92 6,81 6,71 DC (mg/L) *** 10 20 40 60 80 100 Turbidez (NTU) 53,0 48,1 44,2 26,9 16,6 12,6 Cor aparente (uC) 486 508 495 327 247 185 Condut. (µS/cm a 25ºC) 499 501 510 515 526 537 DQO (mg/L) 124 123 110 73 58 53 Fósforo (mg P/L) 3,6 3,1 2,8 1,7 1,1 0,7
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 7,50 7,50 7,50 7,50 7,50 7,50 pHcoag. 6,44 6,36 6,24 6,02 5,68 5,03 DC (mg/L) *** 120 140 160 200 250 300 Turbidez (NTU) 11,5 8,2 8,3 7,0 7,1 5,4 Cor aparente (uC) 178 118 120 111 117 72 Condut. (µS/cm a 25ºC) 539 547 556 569 589 612 DQO (mg/L) 47 39 46 32 46 26 Fósforo (mg P/L) 0,7 0,5 0,5 0,4 0,4 0,3
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico , em mg/L de FeCl3.6H2O.
Reator
Reator
224
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 3 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 28/11/2002 08:00Horário início: 12h25min Data ensaio: 28/11/2002 Temp. amostra coleta: 26º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,91 Turbidez: 59,1 NTU Condutividade: 463 µS/cm a 25ºCTemperatura: 26º C DQO: 98 mg/l Fósforo total: 3,50 mg P/L Cor ap.: 488 uC
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 500 s-1 (250 rpm) Tm: 30 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/L
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 8,02 8,02 8,02 8,02 8,02 8,02 pHcoag. 7,59 7,31 7,07 6,92 6,78 6,67 DC (mg/L) *** 20 40 60 80 100 120 Turbidez (NTU) 34,1 23,8 19,9 19,1 10,8 11,0 Cor aparente (uC) 465 340 308 294 178 177 Condut. (µS/cm a 25ºC) 523 531 539 548 556 570 DQO (mg/L) 94 78 70 67 45 45 Fósforo (mg P/L) 2,9 2,0 1,5 1,3 0,7 0,7
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 8,02 8,02 8,02 8,02 8,02 8,02 pHcoag. 6,54 6,45 6,20 5,92 5,51 4,67 DC (mg/L) *** 140 160 200 250 300 350 Turbidez (NTU) 8,3 6,9 5,1 4,3 4,6 4,9 Cor aparente (uC) 131 108 89 80 73 110 Condut. (µS/cm a 25ºC) 571 578 599 615 635 665 DQO (mg/L) 47 41 34 30 24 23 Fósforo (mg P/L) 0,4 0,4 0,3 0,3 0,3 0,3
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico , em mg/L de FeCl3.6H2O.
Reator
Reator
225
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 4 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 28/11/2002 08:00Horário início: 15h25min Data ensaio: 28/11/2002 Temp. amostra coleta: 26º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,92 Turbidez: 50,5 NTU Condutividade: 456 µS/cm a 25ºCTemperatura: 26º C DQO: 100 mg/l Fósforo total: 3,60 mg P/L Cor ap.: 463 uC
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 500 s-1 (250 rpm) Tm: 30 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/L
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 8,92 8,92 8,92 8,92 8,92 8,92 pHcoag. 8,73 8,62 8,38 8,13 7,64 7,35 DC (mg/L) *** 20 40 60 80 100 120 Turbidez (NTU) 43,7 39,8 25,2 18,0 14,6 13,4 Cor aparente (uC) 540 498 369 284 244 243 Condut. (µS/cm a 25ºC) 535 554 574 594 609 627 DQO (mg/L) 118 107 80 71 56 -Fósforo (mg P/L) 3,4 3,0 2,0 1,3 1,0 1,0
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 8,92 8,92 8,92 8,92 8,92 8,92 pHcoag. 7,05 6,69 5,21 6,01 5,70 5,08 DC (mg/L) *** 150 200 250 300 350 400 Turbidez (NTU) 10,9 5,5 4,7 4,9 4,0 4,0 Cor aparente (uC) 186 100 83 97 80 76 Condut. (µS/cm a 25ºC) 632 655 560 692 709 730 DQO (mg/L) 45 36 38 39 28 20 Fósforo (mg P/L) 0,7 0,5 0,4 0,4 0,4 0,3
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico , em mg/L de FeCl3.6H2O.
Reator
Reator
226
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 5 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 28/11/2002 08:00Horário início: 16h45min Data ensaio: 28/11/2002 Temp. amostra coleta: 26º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,90 Turbidez: 48,2 NTU Condutividade: 464 µS/cm a 25ºCTemperatura: 26º C DQO: 96 mg/l Fósforo total: 3,60 mg P/L Cor ap.: 532 uC
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 500 s-1 (250 rpm) Tm: 30 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/L
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 9,67 9,67 9,67 9,67 9,67 9,67 pHcoag. 9,49 9,39 9,31 9,19 9,10 8,95 DC (mg/L) *** 20 40 60 80 100 120 Turbidez (NTU) 43,3 36,1 29,4 25,2 17,6 19,7 Cor aparente (uC) 516 490 431 397 311 334 Condut. (µS/cm a 25ºC) 597 609 624 635 650 672 DQO (mg/L) 122 105 88 81 64 70 Fósforo (mg P/L) 3,5 3,0 2,6 2,3 1,7 1,5
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 9,67 9,67 9,67 9,67 9,67 9,67 pHcoag. 8,72 8,27 7,55 6,93 6,61 6,30 DC (mg/L) *** 150 200 250 300 350 400 Turbidez (NTU) 14,1 10,5 6,3 4,3 3,0 4,2 Cor aparente (uC) 261 206 138 97 82 85 Condut. (µS/cm a 25ºC) 696 746 794 817 835 854 DQO (mg/L) 60 56 57 32 47 30 Fósforo (mg P/L) 1,0 0,6 0,4 0,3 0,2 0,3
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico , em mg/L de FeCl3.6H2O.
Reator
Reator
227
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 6 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 28/11/2002 08:00Horário início: 18h15min Data ensaio: 28/11/2002 Temp. amostra coleta: 26º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,90 Turbidez: 49,4 NTU Condutividade: 461 µS/cm a 25ºCTemperatura: 26º C DQO: 97 mg/l Fósforo total: 3,60 mg P/L Cor ap.: 560 uC
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 500 s-1 (250 rpm) Tm: 30 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/L
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 11,04 11,04 11,04 11,04 11,04 11,04 pHcoag. 11,02 11,00 10,94 10,86 10,77 10,69 DC (mg/L) *** 20 40 60 80 100 120 Turbidez (NTU) 29,4 31,3 19,3 18,1 16,3 17,6 Cor aparente (uC) 362 390 297 294 279 305 Condut. (µS/cm a 25ºC) 1.208 1.199 1.180 1.144 1.112 1.102 DQO (mg/L) 96 115 83 81 78 80 Fósforo (mg P/L) 2,8 2,8 2,4 2,3 2,0 2,2
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 11,04 11,04 11,04 11,04 11,04 11,04 pHcoag. 10,54 10,39 10,21 10,02 9,83 9,62 DC (mg/L) *** 150 200 250 300 350 400 Turbidez (NTU) 13,4 13,2 9,9 9,9 7,4 7,3 Cor aparente (uC) 255 273 223 228 182 178 Condut. (µS/cm a 25ºC) 1.072 1.057 1.057 1.045 1.053 1.075 DQO (mg/L) 70 69 68 69 58 52 Fósforo (mg P/L) 1,9 1,5 1,3 1,1 0,9 0,7
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico , em mg/L de FeCl3.6H2O.
Reator
Reator
228
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 7 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 28/11/2002 08:00Horário início: 20h25min Data ensaio: 28/11/2002 Temp. amostra coleta: 26º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,89 Turbidez: 44 NTU Condutividade: 474 µS/cm a 25ºCTemperatura: 26º C DQO: 88 mg/l Fósforo total: 3,20 mg P/L Cor ap.: 536 uC
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 500 s-1 (250 rpm) Tm: 30 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/L
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 pHi 6,41 6,41 6,41 6,41 6,41 6,41 pHcoag. 6,38 6,36 6,28 6,18 6,07 5,96 DC (mg/L) *** 10 20 40 60 80 100 Turbidez (NTU) 40,1 41,0 25,7 12,3 6,1 7,4 Cor aparente (uC) 478 495 355 190 94 98 Condut. (µS/cm a 25ºC) 500 503 509 516 523 530 DQO (mg/L) 94 - 72 43 33 30 Fósforo (mg P/L) 3,4 3,5 2,6 1,4 0,6 0,5
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 pHi 6,41 6,41 6,41 6,41 6,41 6,41 pHcoag. 5,84 5,69 5,41 4,67 3,55 3,22 DC (mg/L) *** 120 140 160 200 250 300 Turbidez (NTU) 7,1 7,3 4,7 2,7 61,9 64,7 Cor aparente (uC) 95 112 73 56 880 920 Condut. (µS/cm a 25ºC) 540 547 557 577 697 852 DQO (mg/L) 40 29 32 29 89 112 Fósforo (mg P/L) 0,5 0,5 0,3 0,3 2,7 3,1
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico , em mg/L de FeCl3.6H2O.
Reator
Reator
229
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 8 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 28/11/2002 08:00Horário início: 21h35min Data ensaio: 28/11/2002 Temp. amostra coleta: 26º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,88 Turbidez: 42,5 NTU Condutividade: 446 µS/cm a 25ºCTemperatura: 26º C DQO: 110 mg/l Fósforo total: 3,60 mg P/L Cor ap.: 508 uC
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 500 s-1 (250 rpm) Tm: 30 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/L
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** 3,00 - 3,00 3,00 3,00 -pHi 5,92 - 5,92 5,92 5,92 -pHcoag. 5,90 - 5,72 5,58 5,28 -DC (mg/L) *** 10 - 40 60 80 -Turbidez (NTU) 41,1 - 14,3 8,1 9,2 -Cor aparente (uC) 493 - 202 112 116 -Condut. (µS/cm a 25ºC) 524 - 536 544 555 -DQO (mg/L) 134 - 48 46 27 -Fósforo (mg P/L) 3,5 - 1,8 0,6 0,6 -
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 pHi 5,92 5,92 5,92 5,92 5,92 5,92 pHcoag. 3,81 3,75 3,51 3,40 3,28 3,18 DC (mg/L) *** 120 140 160 180 200 220 Turbidez (NTU) 50,8 61,5 59,2 64,4 63,7 65,4 Cor aparente (uC) 612 620 752 756 818 804 Condut. (µS/cm a 25ºC) 626 635 692 745 802 878 DQO (mg/L) 84 117 107 108 106 119 Fósforo (mg P/L) 2,5 2,7 2,7 2,5 2,7 3,0
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico , em mg/L de FeCl3.6H2O.
Reator
Reator
230
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 9 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 28/11/2002 08:00Horário início: 23h Data ensaio: 28/11/2002 Temp. amostra coleta: 26º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,88 Turbidez: 42,6 NTU Condutividade: 456 µS/cm a 25ºCTemperatura: 26º C DQO: 103 mg/l Fósforo total: 3,60 mg P/L Cor ap.: 548 uC
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 500 s-1 (250 rpm) Tm: 30 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/L
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 3,00 pHi 5,42 5,42 5,42 5,42 5,41 5,88 pHcoag. 5,40 4,98 4,10 3,73 3,50 4,79 DC (mg/L) *** 20 40 60 80 100 100 Turbidez (NTU) 39,7 10,8 28,2 55,7 56,9 6,5 Cor aparente (uC) 450 135 326 648 714 80 Condut. (µS/cm a 25ºC) 567 576 603 637 697 587 DQO (mg/L) 89 48 68 103 101 23 Fósforo (mg P/L) 3,3 1,0 2,5 2,8 2,7 0,4
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * 25,00 25,00 25,00 25,00 25,00 25,00 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 11,74 11,80 11,80 11,80 11,80 11,80 pHcoag. 11,55 11,65 11,59 11,59 11,53 11,49 DC (mg/L) *** 150 200 250 300 350 400 Turbidez (NTU) 9,1 7,3 6,6 6,5 6,5 6,4 Cor aparente (uC) 197 170 161 180 175 168 Condut. (µS/cm a 25ºC) 2.850 2.870 2.790 2.670 2.570 2.520 DQO (mg/L) - - 69 67 55 55 Fósforo (mg P/L) 1,7 1,7 1,7 1,9 1,8 1,9
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico , em mg/L de FeCl3.6H2O.
Reator
Reator
231
Resultados dos ensaios para elaboração de diagramas de coagulação-floculação-
sedimentação com o efluente do RALEx – Manhã (2ª série)
232
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 1 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 27/3/2003 08:00Horário início: 9h Data ensaio: 27/3/2003 Temp. amostra coleta: 26º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,88 Turbidez: 80,5 NTU Condutividade: 416 µS/cm a 25ºCTemperatura: 25º C DQO: 145 mg/L Fósforo total: 3,33 mg P/L
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 500 s-1 (250 rpm) Tm: 30 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/L
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** - - - - - -pHi 6,88 6,88 6,88 6,88 6,88 6,88 pHcoag. 6,84 6,78 6,67 6,58 6,48 6,39 DC (mg/L) *** 10 20 40 60 80 100 Turbidez (NTU) 66,4 64,2 57,6 29,4 17,6 11,1 Condut. (µS/cm a 25ºC) 450 452 458 465 475 483 DQO (mg/L) 132 112 120 80 63 53 Fósforo (mg P/L) 3,17 3,18 3,01 1,57 0,90 0,45
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** - - - - - -pHi 6,88 6,88 6,88 6,88 6,88 6,88 pHcoag. 6,28 6,19 6,10 5,85 5,42 4,24 DC (mg/L) *** 120 140 160 200 250 300 Turbidez (NTU) 10,7 10,2 8,6 9,2 5,8 87,4 Condut. (µS/cm a 25ºC) 492 497 504 519 540 581 DQO (mg/L) 48 44 43 39 32 129 Fósforo (mg P/L) 0,48 0,45 0,48 0,39 0,25 3,12
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Reator
Reator
233
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 2 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 27/3/2003 08:00Horário início: 10h05min Data ensaio: 27/3/2003 Temp. amostra coleta: 26º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,75 Turbidez: 63,3 NTU Condutividade:Temperatura: 25º C DQO: 139 mg/l Fósforo total: 3,35 mg P/L
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 500 s-1 (250 rpm) Tm: 30 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/L
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 7,44 7,44 7,44 7,44 7,44 7,44 pHcoag. 7,38 7,18 7,06 6,83 6,68 6,55 DC (mg/L) *** 10 20 40 60 80 100 Turbidez (NTU) 47,8 39,7 31,4 23,2 13,2 6,7 Condut. (µS/cm a 25ºC) 495 492 503 508 516 522 DQO (mg/L) 134 117 93 79 60 56 Fósforo (mg P/L) 3,34 3,14 2,44 1,73 0,95 0,61
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 7,44 7,44 7,44 7,44 7,44 7,44 pHcoag. 6,53 6,47 6,31 6,12 5,82 5,39 DC (mg/L) *** 120 140 160 200 250 300 Turbidez (NTU) 4,7 6,9 4,3 5,1 5,7 3,3 Condut. (µS/cm a 25ºC) 532 541 541 560 575 600 DQO (mg/L) 46 44 42 37 37 34 Fósforo (mg P/L) 0,53 0,42 0,36 0,23 0,30 0,17
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Reator
Reator
234
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 3 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 27/3/2003 08:00Horário início: 11h05min Data ensaio: 27/3/2003 Temp. amostra coleta: 26º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,78 Turbidez: 53,7 NTU Condutividade: 449 µS/cm a 25ºCTemperatura: 25º C DQO: 141 mg/l Fósforo total: 3,38 mg P/L
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 500 s-1 (250 rpm) Tm: 30 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/L
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * 1,40 1,40 1,40 1,40 1,40 1,40 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 pHcoag. 7,77 7,48 7,21 7,09 6,95 6,81 DC (mg/L) *** 20 40 60 80 100 120 Turbidez (NTU) 40,7 29,2 22,2 17,8 10,7 10,6 Condut. (µS/cm a 25ºC) 525 534 542 550 557 567 DQO (mg/L) 118 102 80 67 50 48 Fósforo (mg P/L) 3,00 2,30 1,64 1,21 0,68 0,65
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * 1,40 1,40 1,40 1,40 1,40 1,40 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 8,22 pHcoag. 6,50 6,42 6,23 5,97 5,59 4,79 DC (mg/L) *** 140 160 200 250 300 350 Turbidez (NTU) 6,1 4,8 4,4 3,3 4,0 3,1 Condut. (µS/cm a 25ºC) 573 586 598 615 634 659 DQO (mg/L) 39 36 40 34 33 26 Fósforo (mg P/L) 0,43 0,33 0,23 0,21 0,23 0,25
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Reator
Reator
235
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 4 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 27/3/2003 08:00Horário início: 13h20min Data ensaio: 27/3/2003 Temp. amostra coleta: 26º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,79 Turbidez: 51,5 NTU Condutividade: 449 µS/cm a 25ºCTemperatura: 25º C DQO: 136 mg/l Fósforo total: 3,59 mg P/L
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 500 s-1 (250 rpm) Tm: 30 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/L
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 8,90 8,90 8,90 8,90 8,90 8,90 pHcoag. 8,78 8,49 8,35 7,90 7,61 7,18 DC (mg/L) *** 20 40 60 80 100 120 Turbidez (NTU) 41,7 35,1 24,2 20,7 14,1 14,8 Condut. (µS/cm a 25ºC) 547 563 581 597 614 626 DQO (mg/L) 119 103 82 78 62 61 Fósforo (mg P/L) 3,00 2,55 1,81 1,28 0,80 0,78
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 8,90 8,90 8,90 8,90 8,90 8,90 pHcoag. 7,04 6,65 6,42 6,16 5,89 5,40 DC (mg/L) *** 150 200 250 300 350 400 Turbidez (NTU) 8,1 5,0 3,5 3,9 3,6 3,2 Condut. (µS/cm a 25ºC) 641 657 682 697 717 737 DQO (mg/L) 42 33 29 43 26 31 Fósforo (mg P/L) 0,32 0,19 0,13 0,15 0,17 0,18
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Reator
Reator
236
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 5 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 27/3/2003 08:00Horário início: 14h30min Data ensaio: 27/3/2003 Temp. amostra coleta: 26º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,96 Turbidez: 51,8 NTU Condutividade: 455 µS/cm a 25ºCTemperatura: 25º C DQO: 139 mg/l Fósforo total: 3,53 mg P/L
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 500 s-1 (250 rpm) Tm: 30 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/L
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 9,68 9,68 9,68 9,68 9,68 9,68 pHcoag. 9,53 9,46 9,37 9,28 9,19 9,09 DC (mg/L) *** 20 40 60 80 100 120 Turbidez (NTU) 45,5 40,6 28,1 31,9 23,5 22,5 Condut. (µS/cm a 25ºC) 596 609 622 635 654 694 DQO (mg/L) 119 104 84 95 80 78 Fósforo (mg P/L) 3,14 - 2,25 2,22 1,66 1,49
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 9,68 9,68 9,68 9,68 9,68 9,68 pHcoag. 8,84 8,32 7,54 7,09 6,75 6,45 DC (mg/L) *** 150 200 250 300 350 400 Turbidez (NTU) 19,1 11,5 7,0 3,1 1,2 2,8 Condut. (µS/cm a 25ºC) 689 745 791 816 845 857 DQO (mg/L) 71 58 48 37 31 29 Fósforo (mg P/L) 1,12 0,48 0,24 0,18 0,15 0,11
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Reator
Reator
237
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 6 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 27/3/2003 08:00Horário início: 18h50min Data ensaio: 27/3/2003 Temp. amostra coleta: 26º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,98 Turbidez: 46,3 NTU Condutividade: 447 µS/cm a 25ºCTemperatura: 24,5º C DQO: 124 mg/l Fósforo total: 3,35 mg P/L
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 500 s-1 (250 rpm) Tm: 30 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/L
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 10,72 10,72 10,72 10,72 10,72 10,72 pHcoag. 10,75 10,63 10,59 10,47 10,45 10,17 DC (mg/L) *** 20 40 60 80 100 120 Turbidez (NTU) 31,6 39,4 30,4 25,1 19,8 22,4 Condut. (µS/cm a 25ºC) 869 937 939 915 931 974 DQO (mg/L) 103 111 93 85 82 82 Fósforo (mg P/L) 2,96 2,98 2,56 2,39 1,91 1,92
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 10,72 10,72 10,72 10,72 10,72 10,72 pHcoag. 10,17 9,96 9,83 9,59 9,40 9,06 DC (mg/L) *** 150 200 250 300 350 400 Turbidez (NTU) 17,3 14,8 11,6 9,8 8,4 8,4 Condut. (µS/cm a 25ºC) 903 891 918 926 964 992 DQO (mg/L) 76 71 64 57 56 52 Fósforo (mg P/L) 1,54 1,27 0,95 0,65 0,41 0,33
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Reator
Reator
238
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 7 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 27/3/2003 08:00Horário início: 20h Data ensaio: 27/3/2003 Temp. amostra coleta: 26º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,91 Turbidez: 41,8 NTU Condutividade: 454 µS/cm a 25ºCTemperatura: 24,5º C DQO: 119 mg/l Fósforo total: 3,23 mg P/L
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 500 s-1 (250 rpm) Tm: 30 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/L
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 pHi 6,39 6,39 6,39 6,39 6,39 6,39 pHcoag. 6,38 6,31 6,22 6,10 5,99 5,84 DC (mg/L) *** 10 20 40 60 80 100 Turbidez (NTU) 39,3 39,1 19,4 10,5 7,8 8,6 Condut. (µS/cm a 25ºC) 483 485 493 500 507 518 DQO (mg/L) 113 114 70 53 46 47 Fósforo (mg P/L) 3,12 3,14 1,66 0,65 0,39 0,40
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 pHi 6,39 6,39 6,39 6,39 6,39 6,39 pHcoag. 5,74 5,58 5,28 4,27 3,46 3,17 DC (mg/L) *** 120 140 160 200 250 300 Turbidez (NTU) 6,7 6,4 7,1 54,1 56,1 60,3 Condut. (µS/cm a 25ºC) 524 531 541 572 694 850 DQO (mg/L) 30 34 32 95 106 116 Fósforo (mg P/L) 0,32 0,27 0,27 2,50 2,76 2,83
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Reator
Reator
239
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 8 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 27/3/2003 08:00Horário início: 15h40min Data ensaio: 27/3/2003 Temp. amostra coleta: 26º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,76 Turbidez: 48,3 NTU Condutividade: 450 µS/cm a 25ºCTemperatura: 25º C DQO: 110 mg/l Fósforo total: 3,25 mg P/L
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 500 s-1 (250 rpm) Tm: 30 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/L
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 pHi 5,81 5,81 5,81 5,81 5,81 5,81 pHcoag. 5,82 5,75 5,64 5,45 5,19 4,51 DC (mg/L) *** 10 20 40 60 80 100 Turbidez (NTU) 40,2 34,2 11,2 9,0 8,8 6,9 Condut. (µS/cm a 25ºC) 515 519 526 533 541 561 DQO (mg/L) 105 94 51 41 44 42 Fósforo (mg P/L) 3,02 2,77 1,05 0,53 0,37 0,63
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 pHi 5,81 5,81 5,81 5,81 5,81 5,81 pHcoag. 4,08 3,55 3,38 3,31 3,21 3,12 DC (mg/L) *** 120 140 160 180 200 220 Turbidez (NTU) 53,5 67,7 62,0 65,8 62,5 65,2 Condut. (µS/cm a 25ºC) 584 654 710 765 810 879 DQO (mg/L) 101 134 101 105 107 106 Fósforo (mg P/L) 2,67 2,74 2,70 2,67 2,75 2,74
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Reator
Reator
240
Resultados dos ensaios para elaboração de diagramas de coagulação-floculação-
sedimentação com o efluente do RALEx – Tarde
241
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 1 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 22/5/2003 13:20Horário início: 14h30min Data ensaio: 22/5/2003 Temp. amostra coleta: 27º C
Características da amostra bruta no início do ensaio:
pH: 6,79 Turbidez: 158 NTU Condutividade: 523 µS/cm a 25ºCTemperatura: 26º C DQO: 277 mg/L Fósforo total: 5,35 mg P/l
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Tm: 5 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 15 s-1 (27 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/l
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** - - - - - -pHi 6,79 6,79 6,79 6,79 6,79 6,79 pHcoag. 6,78 6,73 6,64 6,54 6,45 6,36 DC (mg/L) *** 10 20 40 60 80 100 Turbidez (NTU) 140 136 128 110 75,9 35,9 Condut. (µS/cm a 25ºC) 522 524 529 534 541 548 DQO (mg/L) 249 252 240 212 181 118 Fósforo (mg P/L) 5,24 5,37 5,51 5,17 4,21 1,96
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** - - - - - -pHi 6,79 6,79 6,79 6,79 6,79 6,79 pHcoag. 6,28 6,18 6,08 5,87 5,53 5,00 DC (mg/L) *** 120 140 160 200 250 300 Turbidez (NTU) 18,8 20,6 7,3 3,5 6,5 2,4 Condut. (µS/cm a 25ºC) 573 564 570 583 603 622 DQO (mg/L) 98 83 75 67 75 47 Fósforo (mg P/L) 0,72 0,31 0,28 0,32 0,37 0,25
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Reator
Reator
242
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 2 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 22/5/2003 13:20Horário início: 15h30min Data ensaio: 22/5/2003 Temp. amostra coleta: 27º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,75 Turbidez: 145 NTU Condutividade: 516 µS/cm a 25ºCTemperatura: 26º C DQO: 281 mg/L Fósforo total: 5,41 mg P/l
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Tm: 5 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 15 s-1 (27 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/l
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 7,50 7,50 7,50 7,50 7,50 7,50 pHcoag. 7,27 7,10 6,98 6,82 6,71 6,58 DC (mg/L) *** 20 40 60 80 100 120 Turbidez (NTU) 126 120 96,6 57,0 40,3 22,0 Condut. (µS/cm a 25ºC) 583 589 595 599 609 617 DQO (mg/L) 251 242 211 161 134 102 Fósforo (mg P/L) 5,22 5,05 4,67 3,30 2,23 0,83
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 7,50 7,50 7,50 7,50 7,50 7,50 pHcoag. 6,62 6,41 6,23 5,96 5,66 5,20 DC (mg/L) *** 140 160 200 250 300 350 Turbidez (NTU) 33,8 10,1 6,6 5,6 3,5 4,1 Condut. (µS/cm a 25ºC) 613 627 641 659 673 693 DQO (mg/L) 128 78 63 64 67 48 Fósforo (mg P/L) 1,38 0,42 0,32 0,30 0,25 0,26
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Reator
Reator
243
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 3 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 22/5/2003 13:20Horário início: 16h20min Data ensaio: 22/5/2003 Temp. amostra coleta: 27º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,76 Turbidez: 137 NTU Condutividade: 515 µS/cm a 25ºCTemperatura: 26º C DQO: 275 mg/L Fósforo total: 5,52 mg P/l
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Tm: 5 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 15 s-1 (27 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/l
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 8,71 8,71 8,71 8,71 8,71 8,71 pHcoag. 8,58 8,31 7,97 7,67 7,37 7,14 DC (mg/L) *** 20 40 60 80 100 120 Turbidez (NTU) 116,0 83,3 57,7 43,3 36,8 30,6 Condut. (µS/cm a 25ºC) 622 640 648 617 667 671 DQO (mg/L) 256 219 181 166 139 122 Fósforo (mg P/L) 5,34 4,64 3,34 2,25 1,65 1,29
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 8,71 8,71 8,71 8,71 8,71 8,71 pHcoag. 6,80 6,62 6,35 6,06 5,84 5,49 DC (mg/L) *** 150 200 250 300 350 400 Turbidez (NTU) 22,7 9,3 2,9 4,1 2,7 5,6 Condut. (µS/cm a 25ºC) 685 707 723 735 760 782 DQO (mg/L) 112 74 65 62 59 52 Fósforo (mg P/L) 0,77 0,38 0,29 0,28 0,29 0,32
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Reator
Reator
244
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 4 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 22/5/2003 13:20Horário início: 17h10min Data ensaio: 22/5/2003 Temp. amostra coleta: 27º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,74 Turbidez: 114 NTU Condutividade: 515 µS/cm a 25ºCTemperatura: 25,5º C DQO: 288 mg/L Fósforo total: 5,57 mg P/l
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Tm: 5 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 15 s-1 (27 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/l
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 9,49 9,49 9,49 9,49 9,49 9,49 pHcoag. 9,54 9,47 9,38 9,28 9,17 9,05 DC (mg/L) *** 20 40 60 80 100 120 Turbidez (NTU) 109 79,4 64,5 52,7 41,9 40,8 Condut. (µS/cm a 25ºC) 670 685 699 717 739 758 DQO (mg/L) 256 221 205 181 165 161 Fósforo (mg P/L) 5,16 4,66 3,98 3,18 2,38 2,05
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 9,49 9,49 9,49 9,49 9,49 9,49 pHcoag. 8,88 8,42 7,75 7,28 6,89 6,67 DC (mg/L) *** 150 200 250 300 350 400 Turbidez (NTU) 45,1 33,1 20,8 11,6 6,4 3,3 Condut. (µS/cm a 25ºC) 779 820 845 862 873 892 DQO (mg/L) 176 131 116 96 69 59 Fósforo (mg P/L) 1,99 0,99 0,49 0,35 0,30 0,28
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Reator
Reator
245
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 5 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 22/5/2003 13:20Horário início: 18h05min Data ensaio: 22/5/2003 Temp. amostra coleta: 27º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,93 Turbidez: 118 NTU Condutividade: 515 µS/cm a 25ºCTemperatura: 25,5º C DQO: 279 mg/L Fósforo total: 5,41 mg P/l
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Tm: 5 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 15 s-1 (27 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/l
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 10,96 10,96 10,96 10,96 10,96 10,96 pHcoag. 10,84 10,76 10,71 10,61 10,62 10,58 DC (mg/L) *** 20 40 60 80 100 120 Turbidez (NTU) 104 94,3 71,1 53,1 43,7 43,6 Condut. (µS/cm a 25ºC) 1.139 1.113 1.119 1.094 1.130 1.132 DQO (mg/L) 255 250 225 203 184 185 Fósforo (mg P/L) 4,93 4,89 4,43 3,75 3,33 3,15
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 HCl (mL) ** - - - - - -pHi 10,96 10,96 10,96 10,96 10,96 10,96 pHcoag. 10,43 10,29 10,12 9,95 9,76 9,60 DC (mg/L) *** 150 200 250 300 350 400 Turbidez (NTU) 48,2 47,7 52,9 60,1 61,4 48,1 Condut. (µS/cm a 25ºC) 1.125 1.131 1.131 1.125 1.118 1.140 DQO (mg/L) 185 183 185 197 182 169 Fósforo (mg P/L) 3,01 2,69 2,91 3,15 3,11 2,36
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Reator
Reator
246
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 6 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 22/5/2003 13:20Horário início: 19h25min Data ensaio: 22/5/2003 Temp. amostra coleta: 27º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,91 Turbidez: 118 NTU Condutividade: 520 µS/cm a 25ºCTemperatura: 25º C DQO: 277 mg/L Fósforo total: 5,50 mg P/l
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Tm: 5 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 15 s-1 (27 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/l
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 pHi 6,49 6,49 6,49 6,49 6,49 6,49 pHcoag. 6,50 6,48 6,41 6,33 6,29 6,18 DC (mg/L) *** 10 20 40 60 80 100 Turbidez (NTU) 97,6 92,7 83,9 50,9 31,9 7,2 Condut. (µS/cm a 25ºC) 549 550 557 565 568 577 DQO (mg/L) 252 249 237 173 136 86 Fósforo (mg P/L) 4,92 4,92 4,78 4,12 2,99 0,68
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 1,50 pHi 6,49 6,49 6,49 6,49 6,49 6,49 pHcoag. 6,07 5,95 5,81 5,67 5,51 5,15 DC (mg/L) *** 120 140 160 180 200 220 Turbidez (NTU) 9,0 8,4 4,0 7,8 4,9 3,7 Condut. (µS/cm a 25ºC) 584 592 601 609 616 618 DQO (mg/L) 78 69 66 66 59 58 Fósforo (mg P/L) 0,78 0,47 0,36 0,42 0,42 0,42
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Reator
Reator
247
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 7 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 22/5/2003 13:20Horário início: 20h15min Data ensaio: 22/5/2003 Temp. amostra coleta: 27º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,88 Turbidez: 113 NTU Condutividade: 516 µS/cm a 25ºCTemperatura: 25º C DQO: 283 mg/L Fósforo total: 5,57 mg P/l
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Tm: 5 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 15 s-1 (27 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/l
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 pHi 6,20 6,20 6,20 6,20 6,20 6,20 pHcoag. 6,20 6,17 6,10 6,02 5,93 5,79 DC (mg/L) *** 10 20 40 60 80 100 Turbidez (NTU) 113 106 93,2 58,8 10,8 7,3 Condut. (µS/cm a 25ºC) 568 571 578 583 588 596 DQO (mg/L) 249 249 229 191 94 71 Fósforo (mg P/L) 4,95 4,74 4,81 3,97 1,01 0,43
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 2,50 pHi 6,20 6,20 6,20 6,20 6,20 6,20 pHcoag. 5,67 5,48 5,24 4,64 3,84 3,51 DC (mg/L) *** 120 140 160 200 250 300 Turbidez (NTU) 9,8 16,5 8,4 106 154 139 Condut. (µS/cm a 25ºC) 605 616 627 654 744 855 DQO (mg/L) 80 85 73 232 262 255 Fósforo (mg P/L) 0,54 0,61 0,44 4,50 4,82 4,47
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Reator
Reator
248
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação
Nº ensaio: 8 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 22/5/2003 13:20Horário início: 21h10min Data ensaio: 22/5/2003 Temp. amostra coleta: 27º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,87 Turbidez: 113 NTU Condutividade: 516 µS/cm a 25ºCTemperatura: 25º C DQO: 266 mg/L Fósforo total: 5,43 mg P/l
Parâmetros de mistura, floculação e sedimentação:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Tm: 5 s Ts(Vs): 5 min (1,4 cm/min)Gf: 15 s-1 (27 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/l
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 3,50 pHi 5,93 5,93 5,93 5,93 5,93 5,93 pHcoag. 5,72 5,60 5,43 5,23 4,46 3,86 DC (mg/L) *** 40 60 80 100 140 180 Turbidez (NTU) 97,3 14,5 4,2 4,4 99,2 129 Condut. (µS/cm a 25ºC) 590 605 615 624 656 725 DQO (mg/L) 228 88 66 66 190 234 Fósforo (mg P/L) 5,06 2,00 0,44 0,37 3,95 4,48
7 8 9 10 11 12NaOH (mL) * - - - - - -HCl (mL) ** 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 pHi 5,72 5,72 5,72 5,72 5,72 5,72 pHcoag. 5,52 5,35 5,09 4,84 4,06 3,66 DC (mg/L) *** 40 60 80 100 140 180 Turbidez (NTU) 88,6 14,8 11,7 109 148 127 Condut. (µS/cm a 25ºC) 612 620 628 593 701 787 DQO (mg/L) 223 91 84 260 245 240 Fósforo (mg P/L) 4,51 1,33 0,76 5,13 4,74 4,58
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Reator
Reator
249
Resultados dos ensaios Complementares de coagulação-floculação-sedimentação com
o efluente do RALEx
250
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentaçãoAjuste dos parâmetros de mistura rápida
Nº ensaio: 1 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 28/8/2003 08:00Horário início: 14h30min Data ensaio: 28/8/2003 Temp. amostra coleta: 20,5º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,99 Turbidez: 75,0 NTU Condutividade: 429 µS/cm a 25ºCTemperatura: 20,5º C DQO: 157 mg/l P (mg/l): 3,50 mg P/l
Parâmetros fixos:
Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lVs1 (Ts1): 4,2cm/min (1:40) Vs2 (Ts2): 1,4cm/min (4:40) Vs3 (Ts3): 0,5cm/min (12:24)
1 2 3 4 5 6Gm (s-1) 350 350 350 350 350 350Tm (s) 5 10 20 30 45 60pHi 6,99 6,99 6,99 6,99 6,99 6,99 pHcoag. 6,44 6,44 6,44 6,44 6,44 6,44 DC (mg FeCl3.6H2O/l) 100 100 100 100 100 100 Condut. (µS/cm a 25ºC) 477 477 477 477 477 477 Turbidez (NTU) - Vs1 38,2 45,5 53,5 51,8 68,1 65,5 Turbidez (NTU) - Vs2 4,4 4,1 6,4 9,0 6,7 11,5 Turbidez (NTU) - Vs3 2,3 2,3 3,6 3,5 4,3 5,5 DQO (mg/l) - Vs2 30 27 32 52 38 40 Fósforo (mg P/l) - Vs2 0,13 0,12 0,18 0,31 0,17 0,33
7 8 9 10 11 12Gm (s-1) 500 500 500 500 500 500Tm (s) 5 10 20 30 45 60pHi 6,99 6,99 6,99 6,99 6,99 6,99 pHcoag. 6,44 6,44 6,44 6,44 6,44 6,44 DC (mg FeCl3.6H2O/l) 100 100 100 100 100 100 Condut. (µS/cm a 25ºC) 477 477 477 477 477 477 Turbidez (NTU) - Vs1 48,8 65,2 67,4 66,4 73,8 73,3 Turbidez (NTU) - Vs2 9,6 10,6 12,6 12,6 16,1 13,6 Turbidez (NTU) - Vs3 3,6 3,1 5,1 5,7 5,8 7,7 DQO (mg/l) - Vs2 38 34 84 41 49 47 Fósforo (mg P/l) - Vs2 0,29 0,32 0,41 0,43 0,60 0,46
Reator
Reator
251
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentaçãoAjuste dos parâmetros de mistura rápida
Nº ensaio: 2 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 28/8/2003 08:00Horário início: 17h30min Data ensaio: 28/8/2003 Temp. amostra coleta: 20,5º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,99 Turbidez: 73,8 NTU Condutividade: 419 µS/cm a 25ºCTemperatura: 20,5º C DQO: 153 mg/l P (mg/l): 3,50 mg P/l
Parâmetros fixos:
Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lVs1 (Ts1): 4,2cm/min (1:40) Vs2 (Ts2): 1,4cm/min (4:40) Vs3 (Ts3): 0,5cm/min (12:24)
1 2 3 4 5 6Gm (s-1) 200 200 200 200 200 200Tm (s) 5 10 20 30 45 60pHi 6,99 6,99 6,99 6,99 6,99 6,99 pHcoag. 6,51 6,51 6,51 6,51 6,51 6,51 DC (mg FeCl3.6H2O/l) 100 100 100 100 100 100 Condut. (µS/cm a 25ºC) 478 478 478 478 478 478 Turbidez (NTU) - Vs1 51,8 58,8 49,4 61,3 67,0 64,0 Turbidez (NTU) - Vs2 12,0 11,5 10,2 7,5 9,7 13,2 Turbidez (NTU) - Vs3 3,6 5,8 3,7 5,1 5,0 5,9 DQO (mg/l) - Vs2 37 29 38 44 43 48 Fósforo (mg P/l) - Vs2 0,17 0,15 0,40 0,42 0,53 0,54
7 8 9 10 11 12Gm (s-1) 800 800 800 800 800 800Tm (s) 5 10 20 30 45 60pHi 6,99 6,99 6,99 6,99 6,99 6,99 pHcoag. 6,44 6,44 6,44 6,44 6,44 6,44 DC (mg FeCl3.6H2O/l) 100 100 100 100 100 100 Condut. (µS/cm a 25ºC) 477 477 477 477 477 477 Turbidez (NTU) - Vs1 45,6 48,5 63,0 67,1 76,3 73,3 Turbidez (NTU) - Vs2 6,2 5,7 12,8 13,0 15,3 16,0 Turbidez (NTU) - Vs3 2,0 2,9 4,4 4,4 6,8 6,3 DQO (mg/l) - Vs2 43 36 43 40 37 73 Fósforo (mg P/l) - Vs2 0,28 0,37 0,33 0,25 0,30 0,45
Reator
Reator
252
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentaçãoAjuste dos parâmetros de mistura rápida
Nº ensaio: 3 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 28/8/2003 08:00Horário início: 21h Data ensaio: 28/8/2003 Temp. amostra coleta: 20,5º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 7,06 Turbidez: 65,1 NTU Condutividade: 415 µS/cm a 25ºCTemperatura: 20º C DQO: 154 mg/l P (mg/l): 3,50 mg P/l
Parâmetros fixos:
Gf: 40 s-1 (50 rpm) Tf: 15 min. CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lVs1 (Ts1): 4,2cm/min (1:40) Vs2 (Ts2): 1,4cm/min (4:40) Vs3 (Ts3): 0,5cm/min (12:24)
1 2 3 4 5 6Gm (s-1) 1100 1100 1100 1100 1100 1100Tm (s) 5 10 20 30 45 60pHi 7,06 7,06 7,06 7,06 7,06 7,06 pHcoag. 6,57 6,57 6,57 6,57 6,57 6,57 DC (mg FeCl3.6H2O/l) 100 100 100 100 100 100 Condut. (µS/cm a 25ºC) 477 477 477 477 477 477 Turbidez (NTU) - Vs1 52,6 50,3 59,8 59,4 62,4 69,9 Turbidez (NTU) - Vs2 10,6 6,6 10,7 16,9 23,5 20,4 Turbidez (NTU) - Vs3 3,2 3,6 4,3 6,2 8,2 9,6 DQO (mg/l) - Vs2 43 34 44 55 65 59 Fósforo (mg P/l) - Vs2 0,39 0,20 0,39 0,61 0,78 0,75
7 8 9 10 11 12Gm (s-1) 1400 1400 1400 1400 1400 1400Tm (s) 5 10 20 30 45 60pHi 7,06 7,06 7,06 7,06 7,06 7,06 pHcoag. 6,57 6,57 6,57 6,57 6,57 6,57 DC (mg FeCl3.6H2O/l) 100 100 100 100 100 100 Condut. (µS/cm a 25ºC) 477 477 477 477 477 477 Turbidez (NTU) - Vs1 38,4 21,8 23,5 38,2 49,1 58,9 Turbidez (NTU) - Vs2 15,2 14,4 14,0 31,2 42,0 55,8 Turbidez (NTU) - Vs3 4,0 8,4 7,9 27,0 38,4 11,5 DQO (mg/l) - Vs2 42 44 42 66 90 108 Fósforo (mg P/l) - Vs2 0,53 0,64 0,50 0,97 1,40 2,02
Reator
Reator
253
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentaçãoAjuste dos parâmetros de floculação
Nº ensaio: 1 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 3/9/2003 08:00Horário início: 9h Data ensaio: 3/9/2003 Temp. amostra coleta: 21º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,81 Turbidez: 102 NTU Condutividade: 473 µS/cm a 25ºCTemperatura: 20,5º C DQO: 180 mg/l P (mg/l): 3,87 mg P/l
Parâmetros fixos:
Gm: 350 s-1 Tm: 10 s CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lVs1 (Ts1): 4,2cm/min (1:40) Vs2 (Ts2): 1,4cm/min (4:40) Vs3 (Ts3): 0,5cm/min (12:24)
1 2 3 4 5 6Gf (s-1) 20 20 20 20 20 20Tf (s) 00:02:30 00:05:00 00:07:30 00:10:00 00:15:00 00:30:00pHi 6,81 6,81 6,81 6,81 6,81 6,81 pHcoag. 6,37 6,37 6,37 6,37 6,37 6,37 DC (mg FeCl3.6H2O/l) 100 100 100 100 100 100 Condut. (µS/cm a 25ºC) 527 527 527 527 527 527 Turbidez (NTU) - Vs1 - 31,9 26,1 25,6 30,8 32,3 Turbidez (NTU) - Vs2 18,8 9,8 9,7 9,1 7,7 9,4 Turbidez (NTU) - Vs3 19,5 13,0 10,5 9,6 6,9 6,6 DQO (mg/l) - Vs2 53 44 47 50 41 40 Fósforo (mg P/l) - Vs2 1,26 0,79 0,63 0,46 0,34 0,34
7 8 9 10 11 12Gf (s-1) 20 20 20 20 20 20Tf (s) 00:25:00 00:30:00 00:45:00 01:00:00 01:15:00 01:30:00pHi 6,81 6,81 6,81 6,81 6,81 6,81 pHcoag. 6,37 6,37 6,37 6,37 6,37 6,37 DC (mg FeCl3.6H2O/l) 100 100 100 100 100 100 Condut. (µS/cm a 25ºC) 527 527 527 527 527 527 Turbidez (NTU) - Vs1 42,1 53,6 50,1 60,2 64,9 68,0 Turbidez (NTU) - Vs2 7,8 9,7 11,8 10,0 9,8 12,2 Turbidez (NTU) - Vs3 6,1 6,3 6,1 5,9 5,4 12,2 DQO (mg/l) - Vs2 40 44 43 42 39 52 Fósforo (mg P/l) - Vs2 0,30 0,40 0,46 0,39 0,39 0,46
Reator
Reator
254
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentaçãoAjuste dos parâmetros de floculação
Nº ensaio: 2 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 3/9/2003 08:00Horário início: 12h30min Data ensaio: 3/9/2003 Temp. amostra coleta: 21º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,9 Turbidez: 90,5 NTU Condutividade: 473 µS/cm a 25ºCTemperatura: 21,2º C DQO: 189 mg/l P (mg/l): 3,87 mg P/l
Parâmetros fixos:
Gm: 350 s-1 Tm: 10 s CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lVs1 (Ts1): 4,2cm/min (1:40) Vs2 (Ts2): 1,4cm/min (4:40) Vs3 (Ts3): 0,5cm/min (12:24)
1 2 3 4 5 6Gf (s-1) 30 30 30 30 30 30Tf (s) 00:02:30 00:05:00 00:07:30 00:10:00 00:15:00 00:30:00pHi 6,90 6,90 6,90 6,90 6,90 6,90 pHcoag. 6,37 6,37 6,37 6,37 6,37 6,37 DC (mg FeCl3.6H2O/l) 100 100 100 100 100 100 Condut. (µS/cm a 25ºC) 527 527 527 527 527 527 Turbidez (NTU) - Vs1 33,5 33,1 42,2 29,5 44,5 50,3 Turbidez (NTU) - Vs2 9,5 7,8 8,9 6,7 7,6 7,7 Turbidez (NTU) - Vs3 8,2 6,2 8,0 4,1 4,5 5,4 DQO (mg/l) - Vs2 38 34 40 29 31 32 Fósforo (mg P/l) - Vs2 0,83 0,53 0,66 0,27 0,34 0,32
7 8 9 10 11 12Gf (s-1) 30 30 30 30 30 30Tf (s) 00:25:00 00:30:00 00:45:00 01:00:00 01:15:00 01:30:00pHi 6,90 6,90 6,90 6,90 6,90 6,90 pHcoag. 6,37 6,37 6,37 6,37 6,37 6,37 DC (mg FeCl3.6H2O/l) 100 100 100 100 100 100 Condut. (µS/cm a 25ºC) 527 527 527 527 527 527 Turbidez (NTU) - Vs1 56,7 63,8 67,0 69,8 74,7 69,0 Turbidez (NTU) - Vs2 9,5 12,2 12,7 10,2 12,6 12,1 Turbidez (NTU) - Vs3 5,4 6,3 5,3 3,5 4,7 6,4 DQO (mg/l) - Vs2 35 36 40 38 44 46 Fósforo (mg P/l) - Vs2 0,35 0,47 0,47 0,40 0,47 0,56
Reator
Reator
255
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentaçãoAjuste dos parâmetros de floculação
Nº ensaio: 3 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 3/9/2003 08:00Horário início: 14h40min Data ensaio: 3/9/2003 Temp. amostra coleta: 21º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,93 Turbidez: 82,6 NTU Condutividade: 495 µS/cm a 25ºCTemperatura: 21,2º C DQO: 162 mg/l P (mg/l): 3,87 mg P/l
Parâmetros fixos:
Gm: 350 s-1 Tm: 10 s CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lVs1 (Ts1): 4,2cm/min (1:40) Vs2 (Ts2): 1,4cm/min (4:40) Vs3 (Ts3): 0,5cm/min (12:24)
1 2 3 4 5 6Gf (s-1) 40 40 40 40 40 40Tf (s) 00:02:30 00:05:00 00:07:30 00:10:00 00:15:00 00:30:00pHi 6,93 6,93 6,93 6,93 6,93 6,93 pHcoag. 6,41 6,41 6,41 6,41 6,41 6,41 DC (mg FeCl3.6H2O/l) 100 100 100 100 100 100 Condut. (µS/cm a 25ºC) 527 527 527 527 527 527 Turbidez (NTU) - Vs1 42,9 42,1 54,0 61,5 65,2 77,1 Turbidez (NTU) - Vs2 10,0 8,8 8,5 10,2 10,5 14,1 Turbidez (NTU) - Vs3 7,8 6,8 6,8 7,5 6,9 7,5 DQO (mg/l) - Vs2 44 41 36 41 46 47 Fósforo (mg P/l) - Vs2 0,73 0,51 0,43 0,52 0,48 0,63
7 8 9 10 11 12Gf (s-1) 40 40 40 40 40 40Tf (s) 00:25:00 00:30:00 00:45:00 01:00:00 01:15:00 01:30:00pHi 6,93 6,93 6,93 6,93 6,93 6,93 pHcoag. 6,41 6,41 6,41 6,41 6,41 6,41 DC (mg FeCl3.6H2O/l) 100 100 100 100 100 100 Condut. (µS/cm a 25ºC) 527 527 527 527 527 527 Turbidez (NTU) - Vs1 71,6 77,3 79,7 79,4 68,0 81,6 Turbidez (NTU) - Vs2 15,0 15,9 14,5 15,7 14,8 16,8 Turbidez (NTU) - Vs3 6,1 7,5 6,1 6,5 5,8 7,1 DQO (mg/l) - Vs2 54 43 50 63 59 57 Fósforo (mg P/l) - Vs2 0,68 0,80 0,66 0,67 0,74 0,72
Reator
Reator
256
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentaçãoAjuste dos parâmetros de floculação
Nº ensaio: 4 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 3/9/2003 08:00Horário início: 17h Data ensaio: 3/9/2003 Temp. amostra coleta: 21º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,91 Turbidez: 81,4 NTU Condutividade: 494 µS/cm a 25ºCTemperatura: 21,6º C DQO: 169 mg/l P (mg/l): 3,87 mg P/l
Parâmetros fixos:
Gm: 350 s-1 Tm: 10 s CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lVs1 (Ts1): 4,2cm/min (1:40) Vs2 (Ts2): 1,4cm/min (4:40) Vs3 (Ts3): 0,5cm/min (12:24)
1 2 3 4 5 6Gf (s-1) 60 60 60 60 60 60Tf (s) 00:02:30 00:05:00 00:07:30 00:10:00 00:15:00 00:30:00pHi 6,91 6,91 6,91 6,91 6,91 6,91 pHcoag. 6,45 6,45 6,45 6,45 6,45 6,45 DC (mg FeCl3.6H2O/l) 100 100 100 100 100 100 Condut. (µS/cm a 25ºC) 524 524 524 524 524 524 Turbidez (NTU) - Vs1 42,9 42,1 54,0 61,5 65,2 77,1 Turbidez (NTU) - Vs2 10,0 8,8 8,5 10,2 10,5 14,1 Turbidez (NTU) - Vs3 7,8 6,8 6,8 7,5 6,9 7,5 DQO (mg/l) - Vs2 44 41 36 41 46 47 Fósforo (mg P/l) - Vs2 0,73 0,51 0,43 0,52 0,48 0,63
7 8 9 10 11 12Gf (s-1) 60 60 60 60 60 60Tf (s) 00:25:00 00:30:00 00:45:00 01:00:00 01:15:00 01:30:00pHi 6,91 6,91 6,91 6,91 6,91 6,91 pHcoag. 6,45 6,45 6,45 6,45 6,45 6,45 DC (mg FeCl3.6H2O/l) 100 100 100 100 100 100 Condut. (µS/cm a 25ºC) 524 524 524 524 524 524 Turbidez (NTU) - Vs1 71,6 77,3 79,7 79,4 68,0 81,6 Turbidez (NTU) - Vs2 15,0 15,9 14,5 15,7 14,8 16,8 Turbidez (NTU) - Vs3 6,1 7,5 6,1 6,5 5,8 7,1 DQO (mg/l) - Vs2 54 43 50 63 59 57 Fósforo (mg P/l) - Vs2 0,68 0,80 0,66 0,67 0,74 0,72
Reator
Reator
257
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentaçãoAjuste dos parâmetros de floculação
Nº ensaio: 5 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 3/9/2003 08:00Horário início: 20h30min Data ensaio: 3/9/2003 Temp. amostra coleta: 21º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 6,96 Turbidez: 75 NTU Condutividade: 477 µS/cm a 25ºCTemperatura: 21,6º C DQO: 174 mg/l P (mg/l): 3,87 mg P/l
Parâmetros fixos:
Gm: 350 s-1 Tm: 10 s CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lVs1 (Ts1): 4,2cm/min (1:40) Vs2 (Ts2): 1,4cm/min (4:40) Vs3 (Ts3): 0,5cm/min (12:24)
1 2 3 4 5 6Gf (s-1) 80 80 80 80 80 80Tf (s) 00:02:30 00:05:00 00:07:30 00:10:00 00:15:00 00:30:00pHi 6,96 6,96 6,96 6,96 6,96 pHcoag. 6,43 6,43 6,43 6,43 6,43 DC (mg FeCl3.6H2O/l) 100 100 100 100 100 Condut. (µS/cm a 25ºC) 528 528 528 528 528 Turbidez (NTU) - Vs1 49,1 57,6 63,3 73,8 70,6 Turbidez (NTU) - Vs2 11,1 9,3 10,4 11,9 14,7 Turbidez (NTU) - Vs3 8,7 5,8 7,1 8,9 7,9 DQO (mg/l) - Vs2 51 38 43 46 46 Fósforo (mg P/l) - Vs2 0,80 0,54 0,50 0,60 0,67
7 8 9 10 11 12Gf (s-1) 20 20 20 20 20 20Tf (s) 00:25:00 00:30:00 00:45:00 01:00:00 01:15:00 01:30:00pHi 6,96 6,96 6,96 6,96 6,96 6,96 pHcoag. 6,43 6,43 6,43 6,43 6,43 6,43 DC (mg FeCl3.6H2O/l) 100 100 100 100 100 100 Condut. (µS/cm a 25ºC) 528 528 528 528 528 528 Turbidez (NTU) - Vs1 73,9 76,7 76,5 78,0 77,6 78,5 Turbidez (NTU) - Vs2 13,0 18,0 15,9 18,1 17,1 24,8 Turbidez (NTU) - Vs3 7,1 8,0 7,9 8,1 7,7 9,4 DQO (mg/l) - Vs2 39 54 48 49 54 74 Fósforo (mg P/l) - Vs2 0,56 0,81 0,70 0,86 0,79 1,12
Reator
Reator
258
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentaçãoAjuste dos parâmetros de floculação
Nº ensaio: 6 Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 3/9/2003 08:00Horário início: 22h40min Data ensaio: 3/9/2003 Temp. amostra coleta: 21º C
Características da amostra bruta no início do ensaio.
pH: 7,07 Turbidez: 74,1 NTU Condutividade: 468 µS/cm a 25ºCTemperatura: 21,4º C DQO: 174 mg/l P (mg/l): 3,87 mg P/l
Parâmetros fixos:
Gm: 350 s-1 Tm: 10 s CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lVs1 (Ts1): 4,2cm/min (1:40) Vs2 (Ts2): 1,4cm/min (4:40) Vs3 (Ts3): 0,5cm/min (12:24)
1 2 3 4 5 6Gf (s-1) 100 100 100 100 100 100Tf (s) 00:02:30 00:05:00 00:07:30 00:10:00 00:15:00 00:30:00pHi 7,07 7,07 7,07 7,07 7,07 7,07 pHcoag. 6,45 6,45 6,45 6,45 6,45 6,45 DC (mg FeCl3.6H2O/l) 100 100 100 100 100 100 Condut. (µS/cm a 25ºC) 527 527 527 527 527 527 Turbidez (NTU) - Vs1 45,7 59,9 66,6 74,0 76,9 73,7 Turbidez (NTU) - Vs2 12,3 9,4 11,3 13,8 16,9 14,0 Turbidez (NTU) - Vs3 8,0 7,1 6,7 7,5 7,9 6,7 DQO (mg/l) - Vs2 49 40 43 50 57 50 Fósforo (mg P/l) - Vs2 0,79 0,53 0,53 0,72 0,76 0,65
7 8 9 10 11 12Gf (s-1) 100 100 100 100 100 100Tf (s) 00:25:00 00:30:00 00:45:00 01:00:00 01:15:00 01:30:00pHi 7,07 7,07 7,07 7,07 7,07 7,07 pHcoag. 6,45 6,45 6,45 6,45 6,45 6,45 DC (mg FeCl3.6H2O/l) 100 100 100 100 100 100 Condut. (µS/cm a 25ºC) 527 527 527 527 527 527 Turbidez (NTU) - Vs1 80,7 78,6 72,9 83,3 79,3 80,2 Turbidez (NTU) - Vs2 13,3 14,4 16,7 20,1 23,0 25,0 Turbidez (NTU) - Vs3 7,5 9,5 7,5 7,6 9,8 10,5 DQO (mg/l) - Vs2 48 48 54 50 70 72 Fósforo (mg P/l) - Vs2 0,61 0,68 0,80 0,88 1,06 1,17
Reator
Reator
259
Coleta:Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta:Temp. Amostra: 25º C Temp. Ambiente 23º C
Ensaio:Ensaio: 1 Data/horário início:
Características da amostra bruta no início do ensaio:pH: 6,85 Turbidez: 115 NTU Condutividade: 490 µS/cm a 25ºCTemperatura: 24º C DQO: 165 mg/l P (mg/l): 3,30 mg P/l
Parâmetros fixos:Gm: 350 s-1 Tm: 10 sGf: 30 s-1 Tf: 10 min CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lVs (Ts): 0,5 (11min36s); 1,4 (4min21s); 2,3 (2min47s); 3,2 (2min6s) e 4,2 cm/min (1min40s)
HCl - 3,7% (ml)pHiDCpHcoag.CondutividadeTurbidez Vs1Turbidez Vs2Turbidez Vs3Turbidez Vs4Turbidez Vs5DQO Vs1DQO Vs2DQO Vs3DQO Vs4DQO Vs5P (mg/l) Vs1P (mg/l) Vs2P (mg/l) Vs3P (mg/l) Vs4P (mg/l) Vs5
0,630,43
8/9/2003 08h45min
9/9/2003 8h
411,820,970,74
9968
57130,9
5456
17,710,38,92,95
11,922,939,5577
6892
2,156,14
1,44433951
0,100,280,490,930,98
0,660,660,54
575455
1,37
10,58,928668
51931,720,212,1
605,47
06,851006,44 5,29
805,843,5
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentaçãoCurvas de Sedimentação
Reator1 2 3
3,55,84
260
Resultados dos ensaios Preliminares de coagulação-floculação-flotação com o
efluente do RALEx
261
Ensaios preliminares: otimização do tempo e gradiente de floculação
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 25/7/2003 8hTemp. amostra coleta: 22ºC Temp. ambiente na ETE: 19ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 1 Data/horário início: 25/7/2003 11h
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) DC: 60 mg (FeCl3.6H2O)/l CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lTm: 5 s Tf: 15 min R (%): 20%Vf (Tflot): 20 cm/min (1:30) Psat: 450 kgf/cm2
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 22ºC Turbidez: 98,2 NTU Condutividade: 390 µS/cm a 25ºCpH: 6,96 DQO: 174 mg/l P (mg/l): 3,24 mg P/l
1 2 3 4Gf (s-1) 60 80 100 120NaOH (ml) * - - - -HCl (ml) ** 2,00 2,00 2,00 2,00pHi 6,39 6,39 6,39 6,39pHcoag. 6,01 6,63 6,51 6,38
406 407 408 4082,58 1,88 1,87 1,9429 31 25 29
0,30 0,26 0,22 0,25
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem, em mg/l, de FeCl3.6H2O
DQO (mg/l)P (mg/l)
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm)Turbidez (NTU)
262
Ensaios preliminares: otimização do tempo e gradiente de floculação
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 25/7/2003 8hTemp. amostra coleta: 22ºC Temp. ambiente na ETE: 19ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 2 Data/horário início: 25/7/2003 15h
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) DC: 60 mg (FeCl3.6H2O)/l CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lTm: 5 s Tf: 10 min R (%): 20%Vf (Tflot): 20 cm/min (1:30) Psat: 450 kgf/cm2
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 23ºC Turbidez: 89,6 NTU Condutividade: 401 µS/cm a 25ºCpH: 7,00 DQO: 183 mg/l P (mg/l): 3,24 mg P/l
1 2 3 4Gf (s-1) 60 80 100 120NaOH (ml) * - - - -HCl (ml) ** 2,00 2,00 2,00 2,00pHi 6,28 6,28 6,28 6,28pHcoag. 6,02 6,02 6,02 6,02
405 410 405 4123,08 2,89 2,00 1,8231 30 23 22
0,32 0,36 0,30 0,26
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem, em mg/l, de FeCl3.6H2O
DQO (mg/l)P (mg/l)
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm)Turbidez (NTU)
263
Ensaios preliminares: otimização do tempo e gradiente de floculação
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 25/7/2003 8hTemp. amostra coleta: 22ºC Temp. ambiente na ETE: 19ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 3 Data/horário início: 25/7/2003 16h10min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) DC: 60 mg (FeCl3.6H2O)/l CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lTm: 5 s Tf: 5 min R (%): 20%Vf (Tflot): 20 cm/min (1:30) Psat: 450 kgf/cm2
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 23ºC Turbidez: 84,2 NTU Condutividade: 398 µS/cm a 25ºCpH: 6,99 DQO: 176 mg/l P (mg/l): 3,24 mg P/l
1 2 3 4Gf (s-1) 60 80 100 120NaOH (ml) * - - - -HCl (ml) ** 2,00 2,00 2,00 2,00pHi 6,23 6,23 6,23 6,23pHcoag. 5,90 5,90 5,90 5,90
414 409 409 4113,12 2,84 2,48 1,7531 26 24 30
0,37 0,34 0,30 0,25
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem, em mg/l, de FeCl3.6H2O
DQO (mg/l)P (mg/l)
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm)Turbidez (NTU)
264
Ensaios preliminares: otimização da razão de recirculação
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 31/7/2003 8hTemp. amostra coleta: 23ºC Temp. ambiente na ETE: 23ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 1 Data/horário início: 31/7/2003 13h30min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) DC: 60 mg (FeCl3.6H2O)/l CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lTm: 5 s Tf: 10 min Gf: 100 s-1
Vf (Tflot): 20 cm/min (1:30) Psat: 450 kgf/cm2
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 23ºC Turbidez: 76,6 NTU Condutividade: 420 µS/cm a 25ºCpH: 6,93 DQO: 150 mg/l P (mg/l): 3,43 mg P/l
1 2 3 4Recirculação 3% 6% 9% 12%NaOH (ml) * - - - -HCl (ml) ** 2,00 2,00 2,00 2,00pHi 6,30 6,30 6,30 6,30pHcoag. 6,00 6,00 6,00 6,00
461 450 443 44413,4 8,5 7,0 1,663 40 34 29
1,09 0,81 0,80 0,71
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem, em mg/l, de FeCl3.6H2O
DQO (mg/l)P (mg/l)
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm)Turbidez (NTU)
265
Ensaios preliminares: otimização da razão de recirculação
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 31/7/2003 8hTemp. amostra coleta: 23ºC Temp. ambiente na ETE: 23ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 2 Data/horário início: 31/7/2003 15h
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) DC: 60 mg (FeCl3.6H2O)/l CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lTm: 5 s Tf: 10 min Gf: 100 s-1
Vf (Tflot): 20 cm/min (1:30) Psat: 450 kgf/cm2
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 23ºC Turbidez: 70,5 NTU Condutividade: 418 µS/cm a 25ºCpH: 6,96 DQO: 153 mg/l P (mg/l): 3,43 mg P/l
1 2 3 4Recirculação 16% 20% 24% 28%NaOH (ml) * - - - -HCl (ml) ** 2,00 2,00 2,00 2,00pHi 6,35 6,35 6,35 6,35pHcoag. 6,06 6,06 6,06 6,06
427 414 403 4014,8 5,1 5,3 4,930 26 31 29
0,60 0,64 0,58 0,63
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem, em mg/l, de FeCl3.6H2O
DQO (mg/l)P (mg/l)
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm)Turbidez (NTU)
266
Resultados dos ensaios para elaboração de diagramas de coagulação-floculação-
flotação com o efluente do RALEx – Manhã
267
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 12/8/2003 7h50minTemp. amostra coleta: 20ºC Temp. ambiente na ETE: 14ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 1 Data/horário início: 12/8/2003 8h50min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 19ºC Turbidez: 84,3 NTU Condutividade: 410 µS/cm a 25ºCpH: 6,93 DQO: 148 mg/L Fósforo total: 3,20 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - - -HCl (mL) ** - - - -pHi 6,93 6,93 6,93 6,93DC (mg/L) *** 40 60 80 100pHcoag. 6,73 6,63 6,51 6,38
436 442 449 45458,1 43,0 10,6 3,3109 90 52 382,87 2,53 0,50 0,1653,7 38,7 9,5 2,497 78 51 23
2,85 2,41 0,45 0,13
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
DQO (mg/L) - Vf2
P (mg/L) - Vf2
Turbidez (NTU) - Vf2
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
268
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 12/8/2003 7h50minTemp. amostra coleta: 20ºC Temp. ambiente na ETE: 14ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 2 Data/horário início: 12/8/2003 9h25min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 19ºC Turbidez: 84,1 NTU Condutividade: 409 µS/cm a 25ºCpH: 6,99 DQO: 149 mg/L Fósforo total: 3,20 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * 1,50 1,50 1,50 1,50HCl (mL) ** - - - -pHi 8,50 8,50 8,50 8,50DC (mg/L) *** 40 60 80 100pHcoag. 7,55 7,33 6,98 6,88
514 524 530 53744,4 30,7 15,0 4,9100 80 44 352,56 1,88 0,71 0,1937,8 28,2 14,0 4,479 65 55 45
2,34 1,77 0,73 0,15
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
269
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 12/8/2003 7h50minTemp. amostra coleta: 20ºC Temp. ambiente na ETE: 14ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 3 Data/horário início: 12/8/2003 9h50min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 19ºC Turbidez: 79,5 NTU Condutividade: 418 µS/cm a 25ºCpH: 6,99 DQO: 155 mg/L Fósforo total: 3,23 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * 3,00 3,00 3,00 3,00HCl (mL) ** - - - -pHi 9,25 9,25 9,25 9,25DC (mg/L) *** 60 80 100 150pHcoag. 8,90 8,71 8,51 7,68
560 585 598 63133,4 30,7 28,0 12,284 80 79 59
1,84 1,55 1,19 0,3926,3 25,8 22,5 11,468 80 66 48
1,62 1,32 1,03 0,35
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
270
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 12/8/2003 7h50minTemp. amostra coleta: 20ºC Temp. ambiente na ETE: 14ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 4 Data/horário início: 12/8/2003 10h20min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 19ºC Turbidez: 74,6 NTU Condutividade: 421 µS/cm a 25ºCpH: 7,02 DQO: 167 mg/L Fósforo total: 3,14 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * 6,00 6,00 6,00 6,00HCl (mL) ** - - - -pHi 9,97 9,97 9,97 9,97DC (mg/L) *** 60 100 150 250pHcoag. 9,74 9,53 9,39 8,81
651 680 704 78235,4 39,6 42,2 25,684 89 95 72
2,12 2,10 1,88 0,8827,0 27,3 33,3 17,292 75 88 58
2,31 1,84 1,76 0,61
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
271
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 12/8/2003 7h50minTemp. amostra coleta: 20ºC Temp. ambiente na ETE: 14ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 5 Data/horário início: 12/8/2003 10h50min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 19ºC Turbidez: 70,6 NTU Condutividade: 420 µS/cm a 25ºCpH: 7,00 DQO: 150 mg/L Fósforo total: 3,10 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * 12,00 12,00 12,00 12,00HCl (mL) ** - - - -pHi 11,57 11,57 11,57 11,57DC (mg/L) *** 100 200 300 400pHcoag. 11,39 11,18 11,05 10,72
1435 1539 1670 180353,4 17,1 8,9 7,194 64 56 55
2,66 1,83 1,60 1,7342,5 16,2 8,4 6,986 71 50 51
2,32 1,81 1,61 1,76
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
272
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 12/8/2003 7h50minTemp. amostra coleta: 20ºC Temp. ambiente na ETE: 14ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 6 Data/horário início: 12/8/2003 13h
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 19ºC Turbidez: 70,4 NTU Condutividade: 410 µS/cm a 25ºCpH: 6,99 DQO: 149 mg/L Fósforo total: 3,14 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - - -HCl (mL) ** 1,50 1,50 1,50 1,50pHi 6,49 6,49 6,49 6,49DC (mg/L) *** 40 60 80 100pHcoag. 6,28 6,21 6,10 5,94
464 472 479 48633,8 4,7 0,8 1,173 26 27 22
2,73 0,39 0,07 0,0725,4 3,5 0,8 0,490 35 20 13
2,66 0,32 0,06 0,06
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
273
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 12/8/2003 7h50minTemp. amostra coleta: 20ºC Temp. ambiente na ETE: 14ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 7 Data/horário início: 12/8/2003 13h30min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 19ºC Turbidez: 66,8 NTU Condutividade: 415 µS/cm a 25ºCpH: 6,98 DQO: 148 mg/L Fósforo total: 3,14 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - - -HCl (mL) ** 3,00 3,00 3,00 3,00pHi 5,98 5,98 5,98 5,98DC (mg/L) *** 30 45 60 80pHcoag. 5,81 5,64 5,50 4,96
479 496 500 51128,7 2,5 1,5 1,368 27 19 12
2,44 0,20 0,09 0,1022,3 2,3 0,9 1,265 24 16 13
2,37 0,16 0,07 0,07
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
274
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 12/8/2003 7h50minTemp. amostra coleta: 20ºC Temp. ambiente na ETE: 14ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 8 Data/horário início: 12/8/2003 14h05min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 19ºC Turbidez: 61,9 NTU Condutividade: 419 µS/cm a 25ºCpH: 6,98 DQO: 145 mg/L Fósforo total: 3,14 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - - -HCl (mL) ** 4,50 4,50 4,50 4,50pHi 4,42 4,42 4,42 4,42DC (mg/L) *** 20 30 40 60pHcoag. 3,84 3,74 3,61 3,49
564 595 621 6773,4 6,0 16,5 25,620 21 35 52
1,10 0,93 1,51 1,751,8 5,4 15,3 22,316 17 32 39
1,08 0,88 1,50 1,72
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
275
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 12/8/2003 7h50minTemp. amostra coleta: 20ºC Temp. ambiente na ETE: 14ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 9 Data/horário início: 12/8/2003 14h35min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 19ºC Turbidez: 54,6 NTU Condutividade: 402 µS/cm a 25ºCpH: 6,97 DQO: 152 mg/L Fósforo total: 3,23 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - - -HCl (mL) ** - - - -pHi 6,97 6,97 6,97 6,97DC (mg/L) *** 140 200 250 300pHcoag. 6,17 5,71 5,01 3,76
464 489 504 5920,5 0,7 2,1 58,716 19 10 85
0,03 0,07 0,16 2,560,5 0,5 1,7 56,117 8 12 79
0,08 0,12 0,15 2,58
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
276
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 12/8/2003 7h50minTemp. amostra coleta: 20ºC Temp. ambiente na ETE: 14ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 10 Data/horário início: 12/8/2003 15h30min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 19ºC Turbidez: 62,6 NTU Condutividade: 387 µS/cm a 25ºCpH: 6,98 DQO: 142 mg/L Fósforo total: 3,21 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - - -HCl (mL) ** 3,00 3,00 3,00 6,00pHi 5,94 5,94 5,94 3,17DC (mg/L) *** 100 150 200 20pHcoag. 4,11 3,59 3,38 3,09
535 641 749 90836,1 52,8 58,9 7,057 84 93 24
2,25 2,69 2,76 1,4740,7 44,5 55,9 6,053 72 82 17
1,89 2,53 2,71 1,36
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
277
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 12/8/2003 7h50minTemp. amostra coleta: 20ºC Temp. ambiente na ETE: 14ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 11 Data/horário início: 12/8/2003 16h
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 19ºC Turbidez: 61,1 NTU Condutividade: 408 µS/cm a 25ºCpH: 7,03 DQO: 140 mg/L Fósforo total: 3,16 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * 3,00 3,00 3,00 6,00HCl (mL) ** - - - -pHi 9,30 9,30 9,30 9,96DC (mg/L) *** 200 300 400 300pHcoag. 7,07 6,40 5,51 7,72
637 682 705 8022,6 0,9 0,7 7,727 20 22 42
0,09 0,06 0,06 0,192,6 0,5 0,6 5,723 8 9 35
0,10 0,05 0,07 0,13
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
278
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 12/8/2003 7h50minTemp. amostra coleta: 20ºC Temp. ambiente na ETE: 14ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 12 Data/horário início: 12/8/2003 16h30min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 19ºC Turbidez: 58,5 NTU Condutividade: 414 µS/cm a 25ºCpH: 7,05 DQO: 139 mg/L Fósforo total: 3,20 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - - -HCl (mL) ** 1,50 1,50 1,50 1,50pHi 6,50 6,50 6,50 6,50DC (mg/L) *** 120 150 200 250pHcoag. 5,74 5,36 4,02 3,5
491 503 540 6670,4 0,6 41,3 51,910 12 64 82
0,07 0,06 1,31 2,640,5 0,5 46,5 57,59 9 60 73
0,07 0,08 2,25 2,60
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
279
Resultados dos ensaios para elaboração de diagramas de coagulação-floculação-
flotação com o efluente do RALEx – Tarde
280
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 19/8/2003 12h10minTemp. amostra coleta: 23ºC Temp. ambiente na ETE: 25ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 1 Data/horário início: 19/8/2003 13h
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 22,5ºC Turbidez: 113 NTU Condutividade: 589 µS/cm a 25ºCpH: 6,85 DQO: 272 mg/L Fósforo total: 5,02 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - - -HCl (mL) ** - - - -pHi 6,85 6,85 - 6,85DC (mg/L) *** 40 60 - 100pHcoag. 6,73 6,64 - 6,50
603 610 - 622118 110 - 90,0256 254 - 2184,90 4,76 - 3,89114 105 - 73,8255 230 - 1915,01 4,61 - 3,55
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
DQO (mg/L) - Vf2
P (mg/L) - Vf2
Turbidez (NTU) - Vf2
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
281
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 19/8/2003 12h10minTemp. amostra coleta: 23ºC Temp. ambiente na ETE: 25ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 2 Data/horário início: 19/8/2003 13h30min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 22,5ºC Turbidez: 119 NTU Condutividade: 589 µS/cm a 25ºCpH: 6,88 DQO: 259 mg/L Fósforo total: 5,13 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * 1,50 1,50 1,50 1,50HCl (mL) ** - - - -pHi 7,94 7,94 7,94 7,94DC (mg/L) *** 60 80 100 120pHcoag. 7,19 7,04 6,88 6,81
680 689 695 703108,3 111,7 67,3 43,2244 244 183 1554,67 4,74 3,25 2,09100,7 101,7 61,0 39,3237 233 172 1374,93 4,61 3,14 1,94
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
282
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 19/8/2003 12h10minTemp. amostra coleta: 23ºC Temp. ambiente na ETE: 25ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 3 Data/horário início: 19/8/2003 14h
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 22,5ºC Turbidez: 125 NTU Condutividade: 575 µS/cm a 25ºCpH: 6,93 DQO: 267 mg/L Fósforo total: 5,15 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * 3,00 3,00 3,00 3,00HCl (mL) ** - - - -pHi 8,87 8,87 8,87 8,87DC (mg/L) *** 100 150 200 300pHcoag. 8,28 7,35 6,96 6,42
754 793 806 841107,3 52,0 18,6 6,0234 153 113 784,45 1,43 0,43 0,1458,1 38,0 16,9 1,7177 152 111 792,17 1,16 0,35 0,07
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
283
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 19/8/2003 12h10minTemp. amostra coleta: 23ºC Temp. ambiente na ETE: 25ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 4 Data/horário início: 19/8/2003 14h35min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 22,5ºC Turbidez: 127 NTU Condutividade: 574 µS/cm a 25ºCpH: 6,93 DQO: 281 mg/L Fósforo total: 5,28 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * 6,00 6,00 6,00 6,00HCl (mL) ** - - - -pHi 9,59 9,59 9,59 9,59DC (mg/L) *** 100 200 300 400pHcoag. 9,23 8,71 7,57 6,76
841 921 970 990133,4 109,4 31,2 13,2271 237 132 955,12 4,07 0,72 0,3669,4 68,0 21,1 8,3205 194 116 893,40 2,49 0,39 0,21
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
284
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 19/8/2003 12h10minTemp. amostra coleta: 23ºC Temp. ambiente na ETE: 25ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 5 Data/horário início: 19/8/2003 15h10min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 22,5ºC Turbidez: 118 NTU Condutividade: 563 µS/cm a 25ºCpH: 6,95 DQO: 272 mg/L Fósforo total: 5,09 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - - -HCl (mL) ** 1,50 1,50 1,50 1,50pHi 6,52 6,52 6,52 6,52DC (mg/L) *** 40 60 80 100pHcoag. 6,39 6,29 6,23 6,13
622 634 639 64596,0 86,9 69,7 22,7230 222 175 1244,80 4,70 3,80 1,2891,2 76,3 56,3 15,2231 193 181 1074,98 4,50 3,79 1,03
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
285
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 19/8/2003 12h10minTemp. amostra coleta: 23ºC Temp. ambiente na ETE: 25ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 6 Data/horário início: 19/8/2003 15h40min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 22,5ºC Turbidez: 119 NTU Condutividade: 593 µS/cm a 25ºCpH: 6,94 DQO: 276 mg/L Fósforo total: 5,28 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - - -HCl (mL) ** 3,00 3,00 3,00 3,00pHi 6,13 6,13 6,13 6,13DC (mg/L) *** 40 60 80 100pHcoag. 6,01 5,89 5,79 5,67
650 659 672 67784,1 69,3 30,5 13,2222 202 157 1044,80 5,24 1,91 0,5982,5 57,0 18,7 6,9225 198 116 1044,85 4,93 1,40 0,32
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
286
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 19/8/2003 12h10minTemp. amostra coleta: 23ºC Temp. ambiente na ETE: 25ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 7 Data/horário início: 19/8/2003 16h35min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 22,5ºC Turbidez: 105 NTU Condutividade: 567 µS/cm a 25ºCpH: 6,97 DQO: 273 mg/L Fósforo total: 4,81 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - - -HCl (mL) ** 4,50 4,50 - 4,50pHi 5,65 5,65 - 5,65DC (mg/L) *** 40 60 - 100pHcoag. 5,32 5,13 - 4,54
683 690 - 71651,3 6,7 - 3,1184 85 - 614,25 1,01 - 0,2450,0 4,5 - 3,0184 77 - 604,35 0,87 - 0,22
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
287
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 19/8/2003 12h10minTemp. amostra coleta: 23ºC Temp. ambiente na ETE: 25ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 8 Data/horário início: 19/8/2003 17h10min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 22,5ºC Turbidez: 105 NTU Condutividade: 567 µS/cm a 25ºCpH: 6,95 DQO: 273 mg/L Fósforo total: 5,02 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - - -HCl (mL) ** 6,00 6,00 6,00 6,00pHi 4,47 4,47 4,47 4,47DC (mg/L) *** 30 45 60 80pHcoag. 3,94 3,70 3,55 3,45
749 785 820 8685,9 2,6 13,0 58,178 78 113 174
2,35 1,25 1,66 3,424,0 2,3 12,6 61,786 68 90 157
2,37 1,21 1,64 3,39
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
288
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 19/8/2003 12h10minTemp. amostra coleta: 23ºC Temp. ambiente na ETE: 25ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 9 Data/horário início: 19/8/2003 17h40min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 22,5ºC Turbidez: 103 NTU Condutividade: 569 µS/cm a 25ºCpH: 6,97 DQO: 276 mg/L Fósforo total: 5,10 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - - -HCl (mL) ** - - - -pHi 6,97 6,97 6,97 6,97DC (mg/L) *** 150 200 250 300pHcoag. 6,31 6,06 5,79 5,37
630 649 665 6842,8 1,7 1,7 1,479 70 72 86
0,15 0,08 0,20 0,092,0 1,5 1,5 1,371 104 58 53
0,10 0,07 0,07 0,08
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
289
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 19/8/2003 12h10minTemp. amostra coleta: 23ºC Temp. ambiente na ETE: 25ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 10 Data/horário início: 19/8/2003 18h15min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 22,5ºC Turbidez: 102 NTU Condutividade: 574 µS/cm a 25ºCpH: 6,98 DQO: 282 mg/L Fósforo total: 5,05 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - - -HCl (mL) ** 1,50 1,50 1,50 1,50pHi 6,56 6,56 6,56 6,56DC (mg/L) *** 150 200 250 300pHcoag. 5,90 5,53 4,95 4,04
658 677 697 7420,9 1,0 2,1 101,565 60 59 302
0,07 0,08 0,17 4,140,6 0,8 2,1 93,586 101 59 174
0,06 0,07 0,17 3,80
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
290
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 19/8/2003 12h10minTemp. amostra coleta: 23ºC Temp. ambiente na ETE: 25ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 11 Data/horário início: 19/8/2003 20h10min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 22ºC Turbidez: 104 NTU Condutividade: 581 µS/cm a 25ºCpH: 6,86 DQO: 264 mg/L Fósforo total: 4,85 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - - -HCl (mL) ** 3,00 3,00 3,00 4,50pHi 6,18 6,18 6,18 5,61DC (mg/L) *** 150 200 250 150pHcoag. 5,08 4,19 3,59 3,64
690 733 813 8160,8 82,2 121,8 105,264 175 237 217
0,05 4,00 5,28 4,140,7 81,0 110,5 89,663 172 208 186
0,03 3,69 4,95 3,76
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
291
Coleta:
Amostra: Efluente RALEx Data/horário coleta: 19/8/2003 12h10minTemp. amostra coleta: 23ºC Temp. ambiente na ETE: 25ºC
Ensaio:
Nº ensaio: 12 Data/horário início: 19/8/2003 20h40min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (350 rpm) Gf: 100 s-1 (74 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 5 s Tf: 10 min R: 16%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 ± 10 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 22ºC Turbidez: 99,1 NTU Condutividade: 579 µS/cm a 25ºCpH: 6,85 DQO: 262 mg/L Fósforo total: 4,87 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - 12,00 12,00HCl (mL) ** - 4,50 - -pHi 7,11 5,65 10,76 10,76DC (mg/L) *** 80 80 250 400pHcoag. 6,74 4,75 10,01 9,58
601 712 1111 124159,3 1,3 86,7 103,1184 70 219 2354,15 0,49 4,23 4,5047,9 1,0 71,5 92,8171 61 209 2113,97 0,37 3,93 4,41
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)Turbidez (NTU) - Vf1
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
292
Anexo C
Resultados dos ensaios de coagulação-floculação com o licor misto do tanque de
aeração da ETE Jardim das Flores - Rio Claro-SP
293
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentaçãoDiagrama de coagulação
Nº ensaio: 1 Amostra: Licor misto tanque aeraçãoHorário início: 11h Data ensaio: 8/6/2004Data/horário coleta: 08/06/04 - 8h30min Temp. amostra: 20ºC (coleta)
Características da amostra bruta no início do ensaio.pH: 7,42 Turbidez: 733 NTU Condutividade: 832 µS/cm a 25ºC
Temperatura: 20ºC DQO: 828 mg/L Fósforo: 10,70 mg P/LST: 1169 mg/L STV: 650 mg/L STF: 519 mg/LSST: 778 mg/L SSV: 540 mg/L SSF: 238 mg/L
Parâmetros fixos:Gm (s-1): 350 Tm (s): 10 CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lGf (s-1): 30 Tf (mim.): 10 Vs (Ts): 1,4cm/min (5 min)
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * - - - - - - HCl (mL) ** - - - - - - DC (mg FeCl3.6H2O/L) 20 40 60 80 100 120pHi 7,42 7,42 7,42 7,42 7,42 7,42 pHcoag. 7,21 7,05 6,89 6,78 6,69 6,58 Condutividade (µS/cm a 25ºC) 833 838 844 850 856 862 Turbidez (NTU) 18,6 10,6 8,85 4,80 4,25 5,14 DQO (mg/L) 42 35 35 23 18 23 Fósforo (mg P/L) 0,55 0,30 0,34 0,15 0,12 0,11
Nº ensaio: 2 Amostra: Licor misto tanque aeraçãoHorário início: 11h30min Data ensaio: 8/6/2004Data/horário coleta: 08/06/04 - 8h30min Temp. amostra: 20ºC (coleta)
Características da amostra bruta no início do ensaio.pH: 7,34 Turbidez: 621 NTU Condutividade: 825 µS/cm a 25ºC
Temp.: 20ºC DQO: 838 mg/L Fósforo: 10,30 mg P/L
Parâmetros fixos:Gm (s-1): 350 Tm (s): 10 CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lGf (s-1): 30 Tf (mim.): 10 Vs (Ts): 1,4cm/min (5 min)
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * - - - - - - HCl (mL) ** - - - - - - DC (mg FeCl3.6H2O/L) 140 170 200 250 300 400pHi 7,34 7,34 7,34 7,34 7,34 7,34 pHcoag. 6,44 6,36 6,20 6,08 5,81 5,42 Condutividade (µS/cm a 25ºC) 868 876 886 894 914 910 Turbidez (NTU) 3,52 3,06 3,68 6,16 6,21 6,19 DQO (mg/L) 15 15 18 15 15 18 Fósforo (mg P/L) 0,08 0,07 0,09 0,12 0,10 0,12
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl
Reator
Reator
294
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentaçãoDiagrama de coagulação
Nº ensaio: 3 Amostra: Licor misto tanque aeraçãoHorário início: 14h Data ensaio: 8/6/2004Data/horário coleta: 08/06/04 - 8h30min Temp. amostra: 20ºC (coleta)
Características da amostra bruta no início do ensaio.pH: 7,34 Turbidez: 728 NTU Condutividade: 812 µS/cm a 25ºC
Temp.: 20ºC DQO: 823 mg/L Fósforo: 10,57 mg P/L
Parâmetros fixos:Gm (s-1): 350 Tm (s): 10 CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lGf (s-1): 30 Tf (mim.): 10 Vs (Ts): 1,4cm/min (5 min)
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 HCl (mL) ** - - - - - - DC (mg FeCl3.6H2O/L) 20 40 60 80 100 120pHi 8,22 8,26 8,20 8,28 8,28 8,24 pHcoag. 7,96 7,70 7,39 7,23 7,04 6,91 Condutividade (µS/cm a 25ºC) 843 855 864 870 878 884 Turbidez (NTU) 18,3 15,5 8,56 9,14 4,95 7,25 DQO (mg/L) 55 42 32 25 50 23 Fósforo (mg P/L) 0,71 0,44 0,25 0,22 0,15 0,17
Nº ensaio: 4 Amostra: Licor misto tanque aeraçãoHorário início: 14h45min Data ensaio: 8/6/2004Data/horário coleta: 08/06/04 - 8h30min Temp. amostra: 20ºC (coleta)
Características da amostra bruta no início do ensaio.pH: 7,36 Turbidez: 748 NTU Condutividade: 810 µS/cm a 25ºC
Temp.: 20ºC DQO: 975 mg/L Fósforo: 11,35 mg P/L
Parâmetros fixos:Gm (s-1): 350 Tm (s): 10 CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lGf (s-1): 30 Tf (mim.): 10 Vs (Ts): 1,4cm/min (5 min)
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * 2,00 2,00 2,00 6,00 6,00 6,00 HCl (mL) ** - - - - - - DC (mg FeCl3.6H2O/L) 160 200 300 160 200 300pHi 8,68 8,59 8,54 9,42 9,42 9,38 pHcoag. 6,88 6,66 6,28 8,85 8,62 7,94 Condutividade (µS/cm a 25ºC) 953 962 989 988 1.025 1.116 Turbidez (NTU) 3,60 6,12 3,00 9,81 6,63 7,24 DQO (mg/L) 25 20 13 32 28 28 Fósforo (mg P/L) 0,10 0,15 0,06 0,30 0,20 0,17
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl
Reator
Reator
295
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentaçãoDiagrama de coagulação
Nº ensaio: 5 Amostra: Licor misto tanque aeraçãoHorário início: 15h30min Data ensaio: 8/6/2004Data/horário coleta: 08/06/04 - 8h30min Temp. amostra: 20ºC (coleta)
Características da amostra bruta no início do ensaio.pH: 7,27 Turbidez: 714 NTU Condutividade: 812 µS/cm a 25ºC
Temp.: 20ºC DQO: 765 mg/L Fósforo: 10,76 mg P/L
Parâmetros fixos:Gm (s-1): 350 Tm (s): 10 CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lGf (s-1): 30 Tf (mim.): 10 Vs (Ts): 1,4cm/min (5 min)
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 HCl (mL) ** - - - - - - DC (mg FeCl3.6H2O/L) 40 60 80 100 120 140pHi 9,30 9,30 9,30 9,30 9,30 9,30 pHcoag. 9,09 9,06 8,93 8,92 8,80 8,73 Condutividade (µS/cm a 25ºC) 888 901 915 922 935 956 Turbidez (NTU) 14,6 12,4 11,3 5,81 5,08 11,1 DQO (mg/L) 42 35 35 40 35 40 Fósforo (mg P/L) 0,66 0,50 0,37 0,34 0,28 0,30
Nº ensaio: 6 Amostra: Licor misto tanque aeraçãoHorário início: 16h05min Data ensaio: 8/6/2004Data/horário coleta: 08/06/04 - 8h30min Temp. amostra: 20ºC (coleta)
Características da amostra bruta no início do ensaio.pH: 7,24 Turbidez: 719 NTU Condutividade: 810 µS/cm a 25ºC
Temp.: 20ºC DQO: 828 mg/L Fósforo: 10,76 mg P/L
Parâmetros fixos:Gm (s-1): 350 Tm (s): 10 CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lGf (s-1): 30 Tf (mim.): 10 Vs (Ts): 1,4cm/min (5 min)
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * - - - - - - HCl (mL) ** 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 DC (mg FeCl3.6H2O/L) 20 40 60 80 100 120pHi 6,79 6,80 6,80 6,81 6,73 6,85 pHcoag. 6,70 6,62 6,53 6,40 6,36 6,29 Condutividade (µS/cm a 25ºC) 835 839 844 848 858 863 Turbidez (NTU) 12,40 6,84 5,38 3,64 2,68 4,72 DQO (mg/L) 35 23 25 15 20 20 Fósforo (mg P/L) 0,57 0,28 0,17 0,10 0,09 0,11
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl
Reator
Reator
296
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentaçãoDiagrama de coagulação
Nº ensaio: 7 Amostra: Licor misto tanque aeraçãoHorário início: 16h45min Data ensaio: 8/6/2004Data/horário coleta: 08/06/04 - 8h30min Temp. amostra: 20ºC (coleta)
Características da amostra bruta no início do ensaio.pH: 7,27 Turbidez: 743 NTU Condutividade: 809 µS/cm a 25ºC
Temp.: 20ºC DQO: 818 mg/L Fósforo: 11,16 mg P/L
Parâmetros fixos:Gm (s-1): 350 Tm (s): 10 CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lGf (s-1): 30 Tf (mim.): 10 Vs (Ts): 1,4cm/min (5 min)
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * - - - - - - HCl (mL) ** 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 DC (mg FeCl3.6H2O/L) 20 40 60 80 100 120pHi 6,51 6,51 6,51 6,51 6,51 6,51 pHcoag. 6,44 6,41 6,33 6,21 6,19 6,07 Condutividade (µS/cm a 25ºC) 849 851 855 860 868 877 Turbidez (NTU) 13,6 6,26 4,13 2,70 2,65 4,18 DQO (mg/L) 37 20 23 18 20 18 Fósforo (mg P/L) 0,54 0,27 0,14 0,13 0,07 0,11
Nº ensaio: 8 Amostra: Licor misto tanque aeraçãoHorário início: 17h20min Data ensaio: 8/6/2004Data/horário coleta: 08/06/04 - 8h30min Temp. amostra: 20ºC (coleta)
Características da amostra bruta no início do ensaio.pH: 7,30 Turbidez: 722 NTU Condutividade: 808 µS/cm a 25ºC
Temp.: 20ºC DQO: 877 mg/L Fósforo: 11,42 mg P/L
Parâmetros fixos:Gm (s-1): 350 Tm (s): 10 CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lGf (s-1): 30 Tf (mim.): 10 Vs (Ts): 1,4cm/min (5 min)
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * - - - - - - HCl (mL) ** 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 DC (mg FeCl3.6H2O/L) 20 40 60 80 100 120pHi 5,90 5,90 5,90 5,90 5,90 5,90 pHcoag. 5,86 5,78 5,67 5,60 5,52 5,36 Condutividade (µS/cm a 25ºC) 890 894 900 904 911 920 Turbidez (NTU) 9,22 4,39 1,78 1,30 3,49 3,44 DQO (mg/L) 42 25 23 18 20 15 Fósforo (mg P/L) 0,68 0,21 0,07 0,05 0,07 0,09
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl
Reator
Reator
297
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentaçãoDiagrama de coagulação
Nº ensaio: 9 Amostra: Licor misto tanque aeraçãoHorário início: 18h Data ensaio: 8/6/2004Data/horário coleta: 08/06/04 - 8h30min Temp. amostra: 20ºC (coleta)
Características da amostra bruta no início do ensaio.pH: 7,40 Turbidez: 723 NTU Condutividade: 812 µS/cm a 25ºC
Temp.: 20ºC DQO: 838 mg/L Fósforo: 10,76 mg P/L
Parâmetros fixos:Gm (s-1): 350 Tm (s): 10 CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lGf (s-1): 30 Tf (mim.): 10 Vs (Ts): 1,4cm/min (5 min)
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * - - - - - - HCl (mL) ** 2,00 2,00 2,00 5,00 5,00 5,00 DC (mg FeCl3.6H2O/L) 160 200 300 160 200 300pHi 6,49 6,49 6,49 5,91 5,91 5,91 pHcoag. 5,94 5,78 5,21 4,96 4,37 3,47 Condutividade (µS/cm a 25ºC) 875 885 912 923 950 1.090 Turbidez (NTU) 3,48 2,89 2,92 2,61 2,34 8,12 DQO (mg/L) 15 18 15 18 15 28 Fósforo (mg P/L) 0,10 0,08 0,05 0,05 0,07 0,50
Nº ensaio: 10 Amostra: Licor misto tanque aeraçãoHorário início: 18h45min Data ensaio: 8/6/2004Data/horário coleta: 08/06/04 - 8h30min Temp. amostra: 20ºC (coleta)
Características da amostra bruta no início do ensaio.pH: 7,40 Turbidez: 732 NTU Condutividade: 802 µS/cm a 25ºC
Temp.: 20ºC DQO: 843 mg/L Fósforo: 10,30 mg P/L
Parâmetros fixos:Gm (s-1): 350 Tm (s): 10 CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lGf (s-1): 30 Tf (mim.): 10 Vs (Ts): 1,4cm/min (5 min)
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * - - - - - - HCl (mL) ** - 10,00 10,00 8,00 8,00 8,00 DC (mg FeCl3.6H2O/L) - 20 60 40 100 200pHi 7,40 3,22 3,22 4,42 4,42 4,42 pHcoag. 7,34 3,40 3,26 4,06 3,64 3,33 Condutividade (µS/cm a 25ºC) 808 1.168 1.270 983 1.084 1.237 Turbidez (NTU) 24,60 3,06 3,83 4,48 4,21 3,38 DQO (mg/L) 81 40 37 30 25 32 Fósforo (mg P/L) 1,01 2,07 2,02 0,55 0,18 0,33
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl
Reator
Reator
298
Ensaios de coagulação-floculação-sedimentaçãoDiagrama de coagulação
Nº ensaio: 11 Amostra: Licor misto tanque aeraçãoHorário início: 21h Data ensaio: 8/6/2004Data/horário coleta: 08/06/04 - 8h30min Temp. amostra: 20ºC (coleta)
Características da amostra bruta no início do ensaio.pH: 7,37 Turbidez: 703 NTU Condutividade: 805 µS/cm a 25ºC
Temp.: 20ºC DQO: 848 mg/L Fósforo: 11,62 mg P/L
Parâmetros fixos:Gm (s-1): 350 Tm (s): 10 CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lGf (s-1): 30 Tf (mim.): 10 Vs (Ts): 1,4cm/min (5 min)
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * - - - - - - HCl (mL) ** 10,00 10,00 10,00 6,50 6,50 12,00 DC (mg FeCl3.6H2O/L) 100 200 300 60 80 40pHi 3,32 3,26 3,26 5,55 5,49 2,90 pHcoag. 3,16 3,14 3,00 5,18 4,80 3,00 Condutividade (µS/cm a 25ºC) 1.356 1.373 1.633 920 935 1.640 Turbidez (NTU) 6,48 6,33 3,97 3,54 3,88 9,27 DQO (mg/L) 30 30 40 20 18 45 Fósforo (mg P/L) 0,56 0,59 0,84 0,11 0,12 1,63
Nº ensaio: 12 Amostra: Licor misto tanque aeraçãoHorário início: 21h30min Data ensaio: 8/6/2004Data/horário coleta: 08/06/04 - 8h30min Temp. amostra: 20ºC (coleta)
Características da amostra bruta no início do ensaio.pH: 7,36 Turbidez: 748 NTU Condutividade: 810 µS/cm a 25ºC
Temp.: 20ºC DQO: 975 mg/L Fósforo: 10,57 mg P/L
Parâmetros fixos:Gm (s-1): 350 Tm (s): 10 CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/lGf (s-1): 30 Tf (mim.): 10 Vs (Ts): 1,4cm/min (5 min)
1 2 3 4 5 6NaOH (mL) * 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 12,00 HCl (mL) ** - - - - - - DC (mg FeCl3.6H2O/L) 60 100 140 200 300 400pHi 10,34 10,34 10,34 10,34 10,34 10,34 pHcoag. 10,11 10,00 9,87 9,74 9,45 9,22 Condutividade (µS/cm a 25ºC) 1.097 1.094 1.099 1.105 1.135 1.170 Turbidez (NTU) 8,60 7,21 6,04 5,30 5,88 3,54 DQO (mg/L) 55 37 40 37 42 37 Fósforo (mg P/L) 0,74 0,56 0,44 0,34 0,23 0,16
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl
Reator
Reator
299
Anexo D
Resultados dos ensaios de coagulação-floculação-sedimentação com o efluente final
da ETE Jardim das Flores - Rio Claro-SP
300
Coleta:
Amostra: Efluente ETE Flores Data/horário coleta: 13/2/2005 8hTemp. amostra coleta: 24ºC Temp. ambiente na ETE: -
Ensaio:
Nº ensaio: 1 Data/horário início: 13/2/2005 17h40min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (370 rpm) Gf: 60 s-1 (50 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 10 s Tf: 10 min R: 6%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 26ºC Turbidez: 5,48 NTU Condutividade: 730 µS/cm a 25ºCpH: 7,15 Cor aparente: 95 HaDQO: 53 mg/L Fósforo total: 4,67 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - - -HCl (mL) ** - - - -pHi 7,15 7,15 7,15 7,15DC (mg/L) *** 10 20 35 50pHcoag. 7,04 6,92 6,94 6,90
587 618 624 625Cor aparente (Ha) - Vf1 76 54 56 53
2,36 1,15 1,57 1,5334 31 19 26
4,35 3,44 2,63 2,01Cor aparente (Ha) - Vf2 70 51 53 47
2,26 1,07 1,35 1,1838 24 26 28
4,11 3,31 2,61 1,83
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem de cloreto férrico, em mg/L de FeCl3.6H2O
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
DQO (mg/L) - Vf2
P (mg/L) - Vf2
Turbidez (NTU) - Vf2
Condutividade (µS/cm a 25ºC)
Turbidez (NTU) - Vf1
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
301
Coleta:
Amostra: Efluente ETE Flores Data/horário coleta: 13/2/2005 8hTemp. amostra coleta: 24ºC Temp. ambiente na ETE: -
Ensaio:
Nº ensaio: 2 Data/horário início: 13/2/2005 19h
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (370 rpm) Gf: 60 s-1 (50 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 10 s Tf: 10 min R: 6%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 26ºC Turbidez: 4,43 NTU Condutividade: 732 µS/cm a 25ºCpH: 7,16 Cor aparente: 98 HaDQO: 50 mg/L Fósforo total: 4,57 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - - -HCl (mL) ** 0,60 0,60 0,60 0,60pHi 6,30 6,30 6,30 6,30DC (mg/L) *** 10 20 27 50pHcoag. 6,68 6,58 6,46 6,19
623 570 637 644Cor aparente (Ha) - Vf1 86 59 76 45
3,39 2,17 2,84 1,3552 40 56 21
4,45 3,81 3,79 1,93Cor aparente (Ha) - Vf2 85 55 69 39
3,51 1,45 2,53 1,1356 30 30 20
4,45 3,70 3,60 1,83
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem, em mg/l, de FeCl3.6H2O
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)
Turbidez (NTU) - Vf1
302
Coleta:
Amostra: Efluente ETE Flores Data/horário coleta: 13/2/2005 8hTemp. amostra coleta: 24ºC Temp. ambiente na ETE: -
Ensaio:
Nº ensaio: 3 Data/horário início: 13/2/2005 20h10min
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (370 rpm) Gf: 60 s-1 (50 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 10 s Tf: 10 min R: 6%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 24,8ºC Turbidez: 4,25 NTU Condutividade: 716 µS/cm a 25ºCpH: 7,28 Cor aparente: 106 HaDQO: 56 mg/L Fósforo total: 4,64 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - - -HCl (mL) ** 1,50 1,50 - 1,50pHi 4,15 4,10 - 4,10DC (mg/L) *** 10 27 - 40pHcoag. 4,41 3,95 - 3,81
658 684 - 713Cor aparente (Ha) - Vf1 86 36 - 36
3,76 1,01 - 1,1755 48 - 30
4,34 2,83 - 2,14Cor aparente (Ha) - Vf2 81 35 - 32
3,55 0,93 - 1,0454 63 - 18
4,30 2,87 - 2,03
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem, em mg/l, de FeCl3.6H2O
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)
Turbidez (NTU) - Vf1
303
Coleta:
Amostra: Efluente ETE Flores Data/horário coleta: 13/2/2005 8hTemp. amostra coleta: 24ºC Temp. ambiente na ETE: -
Ensaio:
Nº ensaio: 4 Data/horário início: 13/2/2005 21h
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (370 rpm) Gf: 60 s-1 (50 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 10 s Tf: 10 min R: 6%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 25ºC Turbidez: 4,04 NTU Condutividade: 715 µS/cm a 25ºCpH: 7,31 Cor aparente: 94 HaDQO: 56 mg/L Fósforo total: 4,58 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * - - - -HCl (mL) ** 1,00 - - -pHi 5,68 7,31 - -DC (mg/L) *** 80 80 - 120pHcoag. 3,74 5,86 - 4,63
693 630 - 655Cor aparente (Ha) - Vf1 106 64 - 29
5,00 2,61 - 1,1448 26 - 21
2,97 1,31 - 0,28Cor aparente (Ha) - Vf2 103 44 - 27
4,87 1,44 - 1,2851 27 - 18
2,95 0,77 - 0,24
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem, em mg/l, de FeCl3.6H2O
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)
Turbidez (NTU) - Vf1
304
Coleta:
Amostra: Efluente ETE Flores Data/horário coleta: 13/2/2005 8hTemp. amostra coleta: 24ºC Temp. ambiente na ETE: -
Ensaio:
Nº ensaio: 5 Data/horário início: 13/2/2005 22h
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (370 rpm) Gf: 60 s-1 (50 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 10 s Tf: 10 min R: 6%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 24,8ºC Turbidez: 4,42 NTU Condutividade: 715 µS/cm a 25ºCpH: 7,26 Cor aparente: 94 HaDQO: 76 mg/L Fósforo total: 4,49 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * 0,50 0,50 - 0,50HCl (mL) ** - - - -pHi 9,10 9,10 - 9,10DC (mg/L) *** 10 27 - 40pHcoag. 7,84 7,73 - 7,75
618 634 - 643Cor aparente (Ha) - Vf1 49 48 - 50
1,18 0,99 - 1,1217 22 - 13
2,46 2,89 - 2,28Cor aparente (Ha) - Vf2 47 46 - 46
1,12 0,81 - 1,0016 22 - 13
2,36 2,72 - 2,19
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem, em mg/l, de FeCl3.6H2O
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)
Turbidez (NTU) - Vf1
305
Coleta:
Amostra: Efluente ETE Flores Data/horário coleta: 13/2/2005 8hTemp. amostra coleta: 24ºC Temp. ambiente na ETE: -
Ensaio:
Nº ensaio: 6 Data/horário início: 13/2/2005 23h
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (370 rpm) Gf: 60 s-1 (50 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 10 s Tf: 10 min R: 6%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 25ºC Turbidez: 4,1 NTU Condutividade: 713 µS/cm a 25ºCpH: 7,42 Cor aparente: 93 HaDQO: 75 mg/L Fósforo total: 4,55 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * 1,50 1,50 - 3,00HCl (mL) ** - - - -pHi 10,29 10,25 - 11,00DC (mg/L) *** 10 27 - 120pHcoag. 9,57 9,69 - 9,73
648 649 - 784Cor aparente (Ha) - Vf1 73 57 - 177
2,59 1,86 - 6,2816 17 - 22
0,99 0,69 - 1,70Cor aparente (Ha) - Vf2 54 50 - 63
1,55 1,17 - 1,7413 19 - 12
0,64 0,54 - 0,62
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem, em mg/l, de FeCl3.6H2O
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)
Turbidez (NTU) - Vf1
306
Coleta:
Amostra: Efluente ETE Flores Data/horário coleta: 13/2/2005 8hTemp. amostra coleta: 24ºC Temp. ambiente na ETE: -
Ensaio:
Nº ensaio: 7 Data/horário início: 14/2/2005 meia-noite
Parâmetros fixos:
Gm: 800 s-1 (370 rpm) Gf: 60 s-1 (50 rpm) CSC: 20 g (FeCl3.6H2O)/LTm: 10 s Tf: 10 min R: 6%Vf1 (Tflot1): 20 cm/min (1:30) Vf2 (Tflot2): 10 cm/min (3:00) Psat: 450 kPa
Características da amostra bruta no início do ensaio:
Temperatura: 24,5ºC Turbidez: 4,01 NTU Condutividade: 715 µS/cm a 25ºCpH: 7,50 Cor aparente: 93 HaDQO: 67 mg/L Fósforo total: 4,57 mg P/L
1 2 3 4NaOH (mL) * 0,50 1,50 - 3,00HCl (mL) ** - - - -pHi 9,13 10,25 - 10,98DC (mg/L) *** 20 100 - 27pHcoag. 7,56 7,98 - 10,33
634 720 - 799Cor aparente (Ha) - Vf1 50 103 - 61
1,15 3,00 - 2,3218 17 - 17
2,77 2,77 - 0,64Cor aparente (Ha) - Vf2 49 64 - 47
1,24 1,45 - 1,3218 19 - 11
2,52 0,82 - 0,31
* Solução 5% de NaOH** Solução 3,7% de HCl*** Dosagem, em mg/l, de FeCl3.6H2O
P (mg/L) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf1
P (mg/L) - Vf1
Turbidez (NTU) - Vf2
DQO (mg/L) - Vf2
Ensaios de coagulação-floculação-flotação
Reator
Condutividade (µS/cm a 25ºC)
Turbidez (NTU) - Vf1
307
Anexo E
Memória de cálculo do custo com energia elétrica para a flotação por ar dissolvido
308
Anexo E: Memória de cálculo do custo com energia elétrica para a flotação por ar dissolvido.
O consumo de energia elétrica na flotação por ar dissolvido se deve principalmente ao
sistema de pressurização de ar, ou seja, ao conjunto moto-bomba para bombeamento da água
até a pressão de saturação e ao compressor de ar. Contudo, o consumo de energia para
pressurização do ar pode ser desprezado, pois, por metro cúbico de água saturada, este
geralmente representa menos de 1% do consumo de energia para bombeamento da água.
Logo, a seguir considera-se apenas o custo com energia elétrica para bombeamento da água.
1. Custo com energia elétrica no conjunto moto-bomba
Segundo Azevedo Netto e Alvarez (1991), considerando-se a eficiência do conjunto
moto-bomba de aproximadamente 67%, tem-se:
50
.)..()/()( acmHmansLQcvP ×= , em que:
P(cv): potência do motor, em cv;
Q(L/s): vazão, em L/s;
Hman: altura manométrica, em m.c.a.
Para pressurização da água até 450 kPa (45 m.c.a.) –– a pressão de saturação
considerada em todos os ensaios neste trabalho e considerando-se a perda de carga total de
5 m.c.a. (5 m.c.a.), tem-se:
)/()( sLQcvP = .
Sabe-se ainda que:
7457,0)()( kWPcvP = e que
6,3)/()/(
3 hmQsLQ = , em que:
P(kW): potência do motor, em kW;
Q(m3/h): vazão, em m3/h.
Logo:
)/(20714,0)( 3 hmQkWP ×= ou )(
)(20714,0)(3
htmVkWP ×= , em que:
V(m3): volume de água bombeado, em m3;
t(h): tempo de bombeamento, em h.
O consumo de energia elétrica pelo conjunto moto-bomba pode ser calculado pela
fórmula a seguir:
309
)()().( htkwPhkwC ×= , em que:
C(kw.h): consumo de de energia elétrica pelo conjunto moto-bomba, em kw.h.
Portanto:
)(20714,0).( 3mVhkwC ×=
Assim, o consumo de energia para cada metro cúbico de água pressurizada será:
33
.20714,0)().(
mhkw
mVhkwC
=
Considerando-se o custo de cada kw.h igual R$ 0,40, o custo por metro cúbico de água
saturada será:
hkw
Rm
hkwmRCusto
.40,0$.20714,0$
33 ×=
= R$ 0,083/m3.
OBS: para calcular o custo com energia elétrica por metro cúbico tratado, em um ensaio de
flotação em particular, multiplica-se o valor obtido acima pela razão de recirculação.
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