| Resumo : |
Esta pesquisa tem como objetivo desenvolver e aplicar um método prático para otimização da coagulação e floculação para Estações de Tratamento de Água (ETA) a partir de um estudo de caso aplicado em um sistema de abastecimento de pequeno porte. Inicialmente, registraram-se 3.268 amostras de água bruta em ampla faixa de turbidez (10,5 UNT a 406,0 UNT) a uma temperatura de 20° ± 2,5° C submetidas ao tratamento convencional entre 01/01/2017 e 31/12/2021. A análise dos dados selecionados permitiu verificar a influência da dosagem de sulfato de alumínio (SA) em processo de coagulação (por varredura) e floculação (por três chicanas horizontais: 6 s-1 < G1 < 25 s-1; 5 s-1 < G2 < 18 s-1; 3 s-1 < G3 < 12 s-1) na eficiência da sedimentação em escala real. A elaboração de diagramas de coagulação simplificados permitiu selecionar novas dosagens para cada faixa de turbidez. Posteriormente, ensaios de Jar Test acoplados ao Equipamento de Monitoramento Contínuo de Floculação (EMCF), efetuados em amostras de água bruta de média turbidez ( 60 UNT), permitiram selecionar faixa de gradientes de velocidades na floculação que propiciaram aumentara eficiência da sedimentação (tempo de floculação de 15 minutos e tempo de sedimentação de trinta minutos) em aproximadamente 5% e obter as constantes cinéticas de agregação (KA) e de ruptura (KB) do clássico modelo de Argaman e Kaufman (1971). As constantes cinéticas obtidas pela metodologia desenvolvida indicaram que o ganho de eficiência no aumento escalonado do gradiente de velocidade na floculação (80, 50 e 20 s-1 x 20 s-1) deveu-se à formação de flocos menores e mais robustos. O método desenvolvido permitiu estimar a eficiência do tratamento convencional à jusante da sedimentação e promover ecoeficiência ao manter a qualidade da água tratada, consumindo menos produto químico, menos água e menos energia elétrica. A substituição das dosagens médias aplicadas representou uma economia estimada de 35% em SA e de US$ 10,79/10³m³ de água tratada, além de redução na produção de lodo de 5,0 % em caso de aplicação das dosagens propostas e aumento de 3,5% em caso de aplicação também dos gradientes propostos. O aumento do lodo produzido no escalonamento do gradiente de velocidade propiciou incremento estimado de 44% no tempo da carreira de filtração, proporcionando economia de energia elétrica através da diminuição do volume de água recalcada para a utilização na retrolavagem dos filtros. Por fim, a aplicação da metodologia estudada propiciou uma economia de até US$ 0,01/m³ de água tratada, podendo ser aplicada em estações de pequeno, médio e grande porte que utilizem tratamento e sedimentação convencional. |