A coagulação é uma etapa fundamental no tratamento da água e das águas residuais que contribui para a remoção de sólidos em suspensão, partículas coloidais e matéria orgânica finamente dispersa. O objetivo da coagulação é agregar as partículas finas distribuídas na água ou nas águas residuais em flocos maiores que são mais fáceis de separar. A coagulação é um componente central do tratamento físico-químico da água e é utilizada em muitas indústrias, tais como a indústria do papel e da pasta de papel, o processamento de metais, a indústria alimentar e de bebidas e em estações de tratamento de águas residuais municipais.
Índice
Contexto técnico da coagulação
A coagulação é um processo físico-químico que permite a neutralização de cargas e a junção de partículas muito finas na água. Regra geral, estas partículas são substâncias coloidais que formam uma suspensão estável na água devido à sua carga superficial. A coagulação é iniciada pela adição de coagulantesque neutralizam as cargas superficiais das partículas e permitem assim a formação de agregados maiores.
O mecanismo da coagulação
Neutralização de cargas:
- As partículas coloidais têm normalmente uma carga superficial negativa, que as mantém em suspensão. Quando são adicionados coagulantes com carga positiva, como iões de alumínio ou de ferro, esta carga é neutralizada.
- Os coagulantes típicos são o sulfato de alumínio (Al₂(SO₄)₃), o cloreto férrico (FeCl₃) e o cloreto de polialumínio (PAC). Estes compostos dissolvem-se em água e libertam iões de carga positiva, que se ligam às partículas de carga negativa e igualam a sua carga superficial.
Desestabilização e colmatação:
- Após a neutralização da carga, as partículas podem aproximar-se, e as forças de van der Waals e as ligações em ponte permitem uma ligação entre as partículas individuais. É assim que se formam os flocos primários.
- Através da adição de floculantes ou polímeros como as poliacrilamidas, este processo pode ser intensificado e estabilizado. A formação de pontes leva à agregação dos flocos primários e favorece a formação de flocos maiores e mais estáveis que podem ser separados mais facilmente.
Dependência do pH:
- A eficácia da coagulação é altamente dependente do pH. Por exemplo, o sulfato de alumínio é melhor utilizado na gama de pH ligeiramente ácido a neutro, uma vez que proporciona as melhores condições para a formação de flocos de hidróxido de alumínio. Os coagulantes que contêm ferro, por outro lado, são eficazes numa gama de pH um pouco mais ampla.
- A otimização do valor do pH é crucial para se conseguir uma formação máxima de flocos e, assim, uma separação eficiente dos sólidos.
Foto: Instalação CP (instalação de precipitação e floculação) ALMA Chem MCW para coagulação e eliminação de poluentes
Tipos de coagulantes e suas aplicações específicas
Coagulantes à base de metais
- Sulfato de alumínio (Al₂(SO₄)₃)É frequentemente utilizado no tratamento de água potável e no tratamento de águas residuais industriais. É particularmente eficaz na remoção de turvação e substâncias orgânicas e é ótimo num intervalo de pH de cerca de 5 a 7.
- Cloreto férrico (FeCl₃) e sulfato ferroso (FeSO₄): Ambos os compostos de ferro são altamente eficazes na remoção de fosfatos e metais pesados. O cloreto férrico é frequentemente utilizado em aplicações industriais, como a galvanoplastia e a indústria do papel, para remover iões metálicos e sólidos em suspensão.
- Cloreto de polialumínio (PAC)Um precipitante altamente eficaz que proporciona uma formação de flocos mais forte do que o sulfato de alumínio. O PAC é utilizado especialmente em dosagens mais baixas, o que reduz os custos operacionais. É amplamente utilizado em aplicações municipais e industriais.
Coagulantes orgânicos
- Poliaminas e poliquats (compostos de amónio poliquaternário): Estes compostos orgânicos são frequentemente utilizados como coagulantes em combinação com outros precipitantes metálicos e são particularmente úteis na indústria têxtil e no tratamento de águas residuais com um elevado teor orgânico.
- Polímeros catiónicosEstes são utilizados para melhorar ainda mais a estabilidade e o tamanho dos flocos e são particularmente eficazes na desidratação e no condicionamento de lamas no tratamento de águas residuais municipais.
Aplicações da coagulação na prática
Tratamento de água potável:
- A coagulação é aqui utilizada para remover a turvação, os sólidos em suspensão e as impurezas orgânicas. A formação de flocos torna a água mais clara e as partículas podem ser facilmente separadas por flotação ou sedimentação em sistemas de CP.
- O cumprimento de elevados padrões de qualidade da água é particularmente importante para remover substâncias nocivas da água potável.
Tratamento de águas residuais industriais:
- No tratamento de águas residuais industriais, a coagulação é utilizada para a remoção de metais pesados, eliminação de fosfatos e remoção de corantes. A coagulação é frequentemente o primeiro passo na remoção de partículas e poluentes antes do tratamento biológico ou de outros tratamentos físico-químicos.
- Nas indústrias têxtil e do couro, a coagulação é utilizada para remover corantes e tensioactivos que, de outra forma, coloririam as águas residuais e dificultariam o seu tratamento.
Indústria do papel e da pasta de papel:
- A coagulação desempenha um papel decisivo na remoção das lamas e na redução dos valores de CQO (carência química de oxigénio). A coagulação contribui para a separação das fibras e para a remoção dos produtos químicos do processo que entram nas águas residuais durante a produção.
Indústria alimentar e das bebidas:
- A coagulação é utilizada aqui para remover substâncias orgânicas e fosfatos que entram nas águas residuais através dos processos de produção. A remoção eficiente de sólidos reduz a carga de águas residuais e garante o cumprimento dos limites rigorosos das águas residuais.
Foto: Sistema de flotação ALMA NeoDAF para coagulação e eliminação de poluentes
Vantagens e desafios da coagulação
Vantagens:
- Remoção eficaz de sólidos: A coagulação é extremamente eficaz na remoção de partículas finas e substâncias coloidais que não podem ser separadas por simples sedimentação.
- Melhoria da qualidade da água: A formação de flocos melhora significativamente a filtrabilidade e a clareza da água, o que é particularmente importante no tratamento de água potável.
- Aplicação flexível: A vasta gama de coagulantes disponíveis significa que a coagulação pode ser adaptada a diferentes águas residuais e requisitos, quer em aplicações municipais ou industriais.
Desafios:
- Otimização do valor do pH: A coagulação é fortemente dependente do pH. Um valor de pH não ótimo pode prejudicar a eficácia da formação de flocos e exigir um ajuste adicional do pH.
- Formação de lamas: A coagulação gera uma quantidade considerável de lamas que têm de ser desidratadas e eliminadas em prensas de filtro de câmara, o que pode resultar em custos operacionais adicionais.
- Corrosividade: Alguns coagulantes, como o cloreto férrico, são altamente corrosivos e requerem um sistema de dosagem especialmente concebido e condições de armazenamento adequadas.
Soluções de coagulação da ALMAWATECH: ALMA AQUA Águas residuais
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Foto: Meios operacionais específicos da aplicação ALMA AQUA águas residuais: precipitantes, floculantes, neutralizantes e outros produtos
Conclusão
A coagulação é um passo fundamental no tratamento de água e de águas residuais que permite a remoção efectiva de sólidos em suspensão e de substâncias dissolvidas. Graças à variedade de coagulantes e à flexibilidade do processo, a coagulação pode ser utilizada numa vasta gama de aplicações - desde o tratamento de água potável até ao tratamento de águas residuais industriais. A utilização direcionada da gama de coagulantes e floculantes da ALMAWATECH permite
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