Tratamento de água bruta

Coagulantes neutralizam a carga elétrica negativa nas partículas, o que desestabiliza as forças que mantém os coloides separados. Os coagulantes de tratamento de água são compostos por moléculas carregadas positivamente que, quando adicionadas à água e misturadas, realizam essa neutralização de carga. Coagulantes inorgânicos e coagulantes orgânicos, ou uma combinação dos dois, são tipicamente usados para tratar água para remoção de sólidos suspensos.

Quando um coagulante inorgânico é adicionado à água que contém uma suspensão coloidal, o íon de metal catiônico do coagulante neutraliza a dupla camada elétrica carregada negativamente do coloide. Praticamente a mesma coisa ocorre com um coagulante orgânico, exceto pelo fato de que a carga positiva normalmente vem de um grupo de aminas (NH₄⁺) ligado à molécula do coagulante. A ChemTreat tem ambos os produtos de coagulação aprovados pela NSF e aplicáveis como GRAS. Exemplos de coagulantes da ChemTreat incluem sais de alumínio, sais de ferro e polieletrólitos.

Os floculantes juntam as partículas desestabilizadas e faz com que elas se aglomerem e saiam da solução. Exemplos de floculantes da ChemTreat incluem polímeros de peso molecular baixo, médio e alto.

Coagulantes orgânicos

Para certas fontes de água, coagulantes orgânicos são mais adequados para separação de sólido e líquido. Coagulantes orgânicos são normalmente usados quando se deseja uma redução da geração de lodo. Além disso, os produtos químicos mistos, orgânicos e inorgânicos, são frequentemente mais eficazes do que os coagulantes orgânicos e inorgânicos sozinhos. A correta mistura frequentemente pode combinar as vantagens do uso do mecanismo de sweep-floc de coagulante inorgânico com as características de redução de geração de lodo dos coagulantes orgânicos. As formulações da ChemTreat são baseadas nos seguintes químicos:

• Poliamina e PolyDADMAC: Essas são as classes de coagulantes orgânicos mais amplamente utilizadas. Elas funcionam exclusivamente pela neutralização de carga, então não há vantagem em comparação com o mecanismo sweep-floc. As poliaminas normalmente tratam a água bruta de turbidez mais alta (cerca de >20 NTU) com eficácia. As poliaminas também são eficazes no tratamento de muitos tipos de águas residuais. Os PolyDADMACs são uma classe específica de poliaminas que se enquadram nessa categoria.
• Melanina formaldeído e taninos: Esses são polímeros totalmente orgânicos que atuam de modo semelhante aos coagulantes inorgânicos, no sentido de que não apenas coagulam o material coloidal na água, mas também contribuem com seu próprio floculante precipitado. Esse precipitado sweep-floc adsorve prontamente materiais orgânicos, como óleo e gordura. O precipitado normalmente se desidrata em uma concentração de umidade baixa, tornando esse coagulante particularmente adequado para operações de unidades que geram lodo perigoso, como unidades de DGF e IGF de refinarias de petróleo. Esse produto químico autoprecipitante é normalmente mais caro que os coagulantes inorgânicos, mas pode ser econômico quando os custos de remoção de lodo e de descarte são levados em conta.

Coagulantes inorgânicos

Coagulantes inorgânicos são eficazes em termos de custo e aplicáveis em uma ampla gama de águas e águas residuais. Coagulantes inorgânicos são particularmente eficazes em água bruta com baixa turbidez (concentração TSS) e podem tratar esse tipo de água quando os coagulantes orgânicos não conseguem fazê-lo.

Quando adicionados à água, os coagulantes inorgânicos reagem com a alcalinidade e hidratam-se para formar precipitados de hidróxido de metais (alumínio ou ferro), que agem em um mecanismo sweep-floc, o que pode ser comparado com neve caindo no ar sujo. Conforme a neve cai, ela adsorve os particulados do ar, e eles precipitam juntos, limpando o ar. No tratamento de água, o sweep-floc de hidróxido de metal age na água como a neve age no ar. Muitas suspensões coloidais difíceis de tratar podem ser tratadas com eficácia usando coagulantes inorgânicos.

Embora o sweep-floc de precipitados de hidróxido seja vantajoso na limpeza da água, esses precipitados são adicionados ao volume de lodo geral que deve ser tratado e removido. Eles também tendem a baixar a densidade geral e a capacidade de desidratação de lodo em comparação com os precipitados criados com coagulantes orgânicos. Para aplicações de água influente, em que o lodo normalmente não é perigoso, são poucas as consequências negativas da geração de mais lodo com conteúdo de água maior. Para aplicações de água residual com lodo perigoso, o impacto econômico negativo pode ser significativo.

• Sulfato de alumínio (alum): o alum é moderadamente perigoso, com efeitos para a saúde e características de corrosão semelhantes aos do ácido sulfúrico diluído. Ele é fabricado como um líquido e a forma cristalina é desidratada do líquido. O alum é um dos produtos químicos de tratamento de água usados mais comumente do mundo.
• Cloreto de alumínio: normalmente, o cloreto de alumínio funciona de modo semelhante ao alum, mas normalmente é mais caro, mais perigoso e mais corrosivo. Por isso, esta é uma escolha que perde de longe para a opção pelo alum. A ChemTreat tem cloreto de alumínio disponível como líquido.
• Cloreto de polialumínio (PACl) e hidrato de cloro-alumínio (ACH): a ChemTreat tem um portfólio de combinações variáveis de PACI/ACH criadas para a basicidade da sua água.
• Sulfato férrico e sulfato ferroso: Os coagulantes de ferro funcionam de modo semelhante aos coagulantes de alumínio, mas o custo pode variar de acordo com a fonte de fornecimento local. O sulfato férrico é usado mais comumente, mas o sulfato ferroso normalmente é usado em aplicações que exigem um agente de redução ou excesso de íons de ferro solúveis.
• Cloreto férrico: O cloreto férrico é normalmente o coagulante inorgânico mais econômico, pois é gerado como material residual nas operações de fabricação de aço (“licor de decapagem” residual). No entanto, ele é, de longe, o coagulante inorgânico mais corrosivo e perigoso, e seu uso está limitado às instalações equipadas para manipulá-lo com segurança.

Floculantes

Sólidos com a carga neutralizada podem ser ainda mais aglomerados usando floculantes. Podemos pensar nos floculantes como uma corda de alta tecnologia amarrando as partículas juntas, aumentando, assim, o tamanho das partículas. Floculantes vêm com diversas cargas, densidades de carga, pesos moleculares e formas. O portfólio da ChemTreat inclui:

• Floculantes catiônicos: baseados, em sua maioria, em copolímeros de AETAC (N,N-Dimetilamina Acrilato Metil Cloreto Quaternário) ou METAC (N,N-Dimetilaminaetil Metacrilato Metil Cloreto Quaternário) e acrilamida. Esses produtos podem realizar uma função dupla, coagulação, com sua carga iônica positiva, e floculação, com seu peso molecular alto.
• Floculantes aniônicos: baseados, em sua maioria, em copolímeros de acrilamida e ácido acrílico, os floculantes aniônicos possuem carga iônica negativa e funcionam ligando-se a cargas catiônicas residuais em coagulantes adsorvidos em coloides coagulados.

Nossa equipe de suporte técnico de separação de sólido e líquido tem, em média, 25 anos de experiência em aplicações de campo com as seguintes tecnologias de tratamento de efluente:

Recursos de simulação e testes

• Tratamento biológico para remoção de DBO e DQO
• Abrandamento químico para remover dureza de cálcio e magnésio
• Flotação com ar dissolvido
• Filtração por membrana
• Filtração multimeio
• Coagulação de tinta
• Tratamento químico/físico de metais e fosfatos
• Desemulsificação de resíduos oleosos
• Separadores: centrífugas, ciclones, filtros, filtros de cartucho, peneiras de fluxo cruzado e eletro-osmose
• Sedimentação e clarificação
• Espessamento e desidratação de lodo

Sólidos suspensos

Embora não exista uma definição absoluta e rápida, sólidos suspensos tendem a ter mais de 1 a 2 mícrons de tamanho. Contaminantes visíveis a olho nu, eles normalmente podem ser filtrados da água com um filtro de papel comum. Se a água for deixada parada, sem ser mexida, os sólidos suspensos vão para o fundo do recipiente com o passar do tempo.

Sólidos dissolvidos

Sólidos dissolvidos não são visíveis a olho nu e não podem ser removidos da água por filtração. A definição padrão de sólidos suspensos é o material que normalmente tem menos de 0,45 mícrons de tamanho. Há dois tipos de sólidos dissolvidos:

• Substâncias normalmente solúveis: são materiais que se tornam mais solúveis com o aumento da temperatura, como sal ou açúcar de cozinha. Quanto mais quente a água, mais esses materiais se dissolvem.
• Substâncias inversamente solúveis: normalmente conhecidas como íons de dureza e geralmente limitadas a sais de cálcio, magnésio, estrôncio e bário no tratamento de água, esses materiais se tornam menos solúveis à medida que as temperaturas aumentam, daí sua tendência de formar incrustação nas superfícies quentes das caldeiras ou dos tubos de trocadores de calor. O tratamento de água seria um assunto simples, não fosse pelos sais de dureza inversamente solúveis.

Sólidos coloidais

Esses são sólidos que não são pequenos o bastante para serem considerados dissolvidos, mas não são grandes o suficiente para serem considerados suspensos. Geralmente, materiais coloidais aparecem como uma “névoa” na água, e não é possível enxergar as partículas distintas a olho nu. Materiais coloidais normalmente ficam na faixa de tamanho de aproximadamente 0,45 a 2,0 mícrons. Os sólidos coloidais não se assentam separando-se da água, pois são tão pequenos que são fortemente afetados por suas cargas superficiais iônicas. Portanto, uma suspensão coloidal na água é considerada uma suspensão estável.

A cor é um tipo de suspensão coloidal. As moléculas orgânicas que dão cor à água bruta superficial são simplesmente macromoléculas que se enquadram na faixa de tamanho coloidal menor. Na água, essas macromoléculas assumem uma carga superficial iônica que as estabiliza, por isso elas não decantam.

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