Avaliação da eficiência de sedimentação em função da resistência, ruptura e recrescimento de flocos obtidos a partir de água com turbidez elevada

• Autor(a) principal: Silva, Lorena Miranda de Almeida
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
• Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29206; http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.3311
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::TRATAMENTO DE AGUAS DE ABASTECIMENTO E RESIDUARIAS; coagulação; coagulation; floculação; flocculation; floco; floc; ruptura de floco; rupture of floc; recrescimento de flocos; regrowth of flocs; resistência do floco; resistance of flocs; sedimentação; sedimentation; turbidez; turbidity; aluminato de sódio; sodium aluminate; engenharia civil; civil engineering

A proposta deste trabalho foi a avaliação da eficiência de sedimentação em função da resistência, ruptura e recrescimento de flocos obtidos a partir de água com turbidez elevada utilizando-se aluminato de sódio como coagulante químico. Os processos de coagulação, floculação e decantação foram simulados em equipamento de bancada Jar Test. A água de estudo foi produzida com adição de caulinita em água destilada, proporcionando turbidez de 50 UNT. A primeira etapa da pesquisa consistiu em produzir diagramas de coagulação/floculação para as velocidades de sedimentação (Vs) de 5; 2,5; 1 e 0,5 cm/min e determinar o par ideal de dosagem de coagulante x pH de coagulação favorável à remoção de turbidez. A dosagem de coagulante adotada para a etapa seguinte foi de 70 mg/L, que permitiu uma remoção superior a 97% para uma faixa de pH de 8,23 ± 0,05. Na segunda etapa da pesquisa, o acompanhamento da floculação foi feito por metodologia não intrusiva a partir da aquisição de imagens dos flocos em plano de luz incidente no jarro estabelecido por laser, na qual foi avaliada a influência da ruptura e recrescimento na sedimentabilidade dos flocos. Iniciou-se com tempo de mistura rápida de 10 s e gradiente de mistura de 800 s-1, seguida da floculação para diferentes gradientes de velocidade (Gf = 20, 30, 40, 50 e 60 s-1), em experimentos independentes, com tempo de floculação de 20 min. Posteriormente, realizou-se ruptura induzida, por 10 s, para dois gradientes de velocidade de ruptura (Gq = 80 e 200 s-1) e, imediatamente, para refloculação, foi reestabelecida a condição inicial de cada um dos gradientes de floculação utilizados, com tempo de refloculação de 20 min. Por fim, tanto na etapa de floculação quanto de refloculação, foram realizadas coletas de amostras para as mesmas Vs da primeira etapa, de forma a avaliar a eficiência de remoção de turbidez. O tratamento computacional das imagens foi realizado com o auxílio do software livre ImageJ J1.51 para obtenção da distribuição do tamanho de partículas (DTP) e parâmetro β, representativo da DTP; evolução do diâmetro estável (d) para análise da recuperação do tamanho do floco e razão de recuperação (RR); avaliação do fator de resistência (FR) e do valor teórico de força do floco (tensão local - σ). Concluiu-se que maiores gradientes de velocidade são responsáveis por gerar uma DTP com maior concentração de partículas nas classes de menor diâmetro, comportamento este, confirmado pelo estudo do parâmetro β e do parâmetro d. Inversamente, o FR e a σ possuem tendências crescentes em resposta à elevação do gradiente de velocidade. Após ruptura induzida, os flocos perderam capacidade de recuperação total do tamanho, de forma que, quanto maior o Gq, menor foi a recuperação, independente do Gf. Da mesma maneira, a remoção da turbidez ficou comprometida pela elevação do Gf, bem como após sofrer ruptura induzida, de modo que o aumento do Gq promoveu ainda mais a perda da eficiência de remoção. Portanto, o aumento do Gf é mais expressivo nas alterações de sedimentabilidade dos flocos que a intensidade do Gq. Para menores velocidades de sedimentação, a elevação do gradiente de floculação foi mais comprometedora para a eficiência de remoção se comparada ao processo de ruptura induzida dos flocos. De forma geral os melhores resultados foram obtidos para o gradiente de floculação 20 s-1.