O tratamento de águas superficiais, águas fluviais e água bruta para a produção de água potável impõe elevados requisitos em termos de engenharia de processos, dosagem de produtos químicos e estabilidade do processo. As águas naturais contêm, consoante a origem e a época do ano, quantidades variáveis de matérias em suspensão, partículas coloidais, substâncias húmicas, algas, ferro, manganês, compostos de fósforo e constituintes orgânicos. Muitas destas substâncias encontram-se tão finamente dispersas ou dissolvidas que não podem ser removidas de forma fiável através da simples sedimentação.
Para estas tarefas, no tratamento moderno da água são utilizados processos de precipitação, coagulação, floculação e sedimentação. O ALMA BHU LHPS, um sedimentador lamelar de alto desempenho, combina estas etapas do processo num sistema de reatores compacto. O sistema integra a dosagem de produtos químicos, a mistura rápida, a coagulação, a floculação, a sedimentação lamelar e o espessamento de lamas numa unidade com várias câmaras. Desta forma, obtém-se um processo de tratamento eficiente e estável, que permite obter uma elevada qualidade da água de saída, mesmo com variações na qualidade da água bruta.
O reator LHPS é particularmente adequado para aplicações em que é necessário tratar grandes quantidades de água numa área reduzida. Isto aplica-se, entre outros, ao tratamento de águas superficiais provenientes de lagos e barragens, ao tratamento de águas fluviais com turvação muito variável, bem como ao pré-tratamento de água bruta no tratamento de água potável.
Índice
Estrutura e princípio básico do reator LHPS
O ALMA BHU LHPS está concebido como um sistema de reatores em várias fases. As diferentes zonas de processo estão interligadas, tanto do ponto de vista hidráulico como do ponto de vista do processo, de forma a que os constituintes da água sejam desestabilizados gradualmente, transformados em flocos, separados e espessados sob a forma de lamas.
O reator é constituído essencialmente por três zonas de reação sucessivas: o reator de coagulação, o reator de floculação e a zona de sedimentação, com um clarificador lamelar situado acima e um espessador de lamas situado abaixo.
No reator de coagulação, é dosado o agente coagulante e precipitante. Normalmente, utiliza-se para este efeito cloreto de polialumínio, abreviado PAC. Imediatamente após a dosagem, inicia-se a desestabilização química das partículas presentes na água. Muitas substâncias turvas naturais, minerais argilosos, colóides orgânicos e partículas finamente dispersas possuem uma carga elétrica superficial. Esta carga impede que as partículas se aglutinem entre si, uma vez que se repelem eletrostaticamente na água. Com a adição de PAC, estas cargas são reduzidas ou neutralizadas. Simultaneamente, formam-se estruturas de hidróxido de alumínio com grande área superficial específica, nas quais as partículas, as substâncias orgânicas e, em parte, também os componentes dissolvidos podem ser adsorvidos.
A partir das partículas inicialmente distribuídas de forma estável na água, formam-se assim os primeiros microflocos. Estes ainda são pequenos e não sedimentam suficientemente, mas constituem a base para a floculação subsequente. É fundamental que o coagulante seja distribuído de forma rápida e uniforme na água. Por isso, a dosagem de PAC no reator LHPS é efetuada na zona de um misturador rápido de funcionamento intensivo. O consumo de energia nesta zona é deliberadamente elevado, para que o coagulante entre em contacto com toda a corrente de água bruta num espaço de tempo muito curto.
Após a coagulação, a água chega ao reator de floculação. Aí, os microflocos formados são transformados, em condições hidráulicas controladas, em macroflocos maiores, mais densos e facilmente sedimentáveis. Para tal, é adicionado um auxiliar de floculação, geralmente um polímero. Este polímero liga os microflocos individuais entre si e favorece a formação de estruturas de flocos estáveis. Ao contrário do que acontece na coagulação, nesta etapa do processo não é desejável um elevado consumo de energia. Forças de cisalhamento demasiado intensas destruiriam novamente os flocos em formação. Por isso, o reator de floculação funciona com uma agitação lenta e controlada.
A terceira zona principal é a zona de sedimentação. Aqui, os flocos formados são separados por gravidade. Acima da zona de sedimentação encontram-se módulos de lamelas, que aumentam consideravelmente a área efetiva de sedimentação. A água flui para cima através das lamelas, enquanto os flocos deslizam para baixo pelas superfícies inclinadas e chegam à zona de espessamento de lamas. Desta forma, é possível atingir elevadas cargas hidráulicas com uma construção compacta.
Foto: Estrutura básica do reator ALMA BHU LHPS
Alimentação de água bruta e distribuição uniforme
No início do processo, a água bruta é encaminhada para as diferentes linhas de tratamento do reator LHPS. Cada conduta de alimentação está equipada com um medidor de caudal e válvulas de regulação, permitindo ajustar individualmente a carga hidráulica de cada linha. Esta distribuição uniforme é fundamental para uma precipitação e floculação estáveis, uma vez que a dosagem dos produtos químicos é feita proporcionalmente ao caudal da água bruta.
É precisamente no caso das águas superficiais e das águas fluviais que a qualidade da água bruta apresenta frequentemente grandes variações. Após episódios de chuvas intensas, a turvação, a carga de sólidos e a carga orgânica podem aumentar significativamente num curto espaço de tempo. Também os fatores sazonais, como o crescimento de algas ou a entrada de folhagem, alteram a composição da água. Por isso, um controlo preciso do caudal constitui a base para que as etapas de dosagem subsequentes decorram de forma estável e reproduzível.
No tratamento da água potável, esta distribuição controlada da água bruta é particularmente importante, uma vez que já o pré-tratamento tem uma influência significativa no desempenho das etapas de filtragem a jusante, dos filtros de carvão ativado ou dos processos de desinfeção. Quanto mais uniformemente as partículas e os compostos orgânicos forem removidos na etapa de precipitação e floculação, menor será a carga sobre as etapas de tratamento subsequentes.
Coagulação e mistura rápida no reator LHPS
Na primeira etapa ativa do tratamento, o agente coagulante é injetado no reator de coagulação. O ponto de injeção situa-se na zona das pás do misturador, o que permite uma distribuição muito rápida do agente de precipitação por todo o volume do reator. No conceito de processo descrito, utiliza-se PAC líquido numa concentração de dosagem de cerca de cinco por cento.
O PAC é particularmente utilizado no tratamento de água, uma vez que apresenta uma elevada eficácia na desestabilização de partículas coloidais e, ao mesmo tempo, é relativamente fácil de controlar. Assim que o PAC entra em contacto com a água bruta, formam-se produtos de hidrólise que contêm alumínio. Estes reagem com as partículas e os componentes dissolvidos presentes na água. Este processo reduz as cargas elétricas superficiais, fazendo com que as partículas, anteriormente em suspensão estável, percam a sua repulsão mútua. Simultaneamente, formam-se finos flocos de hidróxido que atuam como superfícies de adsorção.
Na prática, isto significa que: as partículas em suspensão muito pequenas, os colóides orgânicos, as substâncias húmicas ou os hidróxidos metálicos mais finos não são simplesmente «filtrados», mas sim transformados, através de processos físico-químicos, numa forma que permite a sua posterior separação mecânica. A coagulação cria, assim, as condições necessárias para que os componentes não sedimentáveis se transformem em flocos sedimentáveis.
A entrada de energia no reator de coagulação é significativamente superior à da fase de floculação subsequente. Isto é necessário porque as reações ocorrem imediatamente após a dosagem e o agente de precipitação tem de ser distribuído uniformemente num período de tempo muito curto. Uma mistura insuficiente levaria à ocorrência de sobredosagens ou subdosagens locais. Em caso de subdosagem, os colóides permanecem estáveis; em caso de sobredosagem, os flocos podem tornar-se instáveis ou pode ocorrer um consumo desnecessariamente elevado de produtos químicos.
A velocidade de mistura e o tempo de permanência são, por isso, ajustados de forma a promover a formação de microflocos. O objetivo não é produzir flocos de grandes dimensões já nesta fase, mas sim conseguir uma desestabilização o mais completa possível dos componentes da água. Os microflocos resultantes constituem, posteriormente, a base para a formação propriamente dita de flocos no reator de floculação.
Foto: Esboço esquemático da estrutura do reator de floculação
Passagem para o reator de floculação e adição de lamas de contacto
Após a coagulação, a água flui através de um tubo de ligação situado na parte inferior para o reator de floculação. Já nesta zona de transição ocorre uma etapa fundamental do processo: a adição de lamas recirculadas.
Este lodo de retorno provém da zona de sedimentação e espessamento do reator LHPS e contém flocos já formados. A sua recirculação fornece ao processo superfícies sólidas ativas e núcleos de cristalização. Assim, as reações de precipitação e floculação não ocorrem apenas no volume de água livre, mas preferencialmente nas superfícies das partículas existentes. Isto aumenta a velocidade de reação e melhora a estabilidade dos flocos formados.
Do ponto de vista físico-químico, a lama de contacto funciona como um meio de reação e adsorção. Partículas finas, substâncias orgânicas dissolvidas e estruturas de hidróxido recém-formadas podem aderir aos flocos já existentes. Desta forma, a densidade dos flocos no reator aumenta e a probabilidade de colisões bem-sucedidas entre as partículas cresce significativamente. A partir de muitas unidades pequenas e de reação lenta, forma-se um sistema de flocos mais denso, com melhores propriedades de sedimentação.
Outra vantagem reside no facto de as reações de precipitação ocorrerem especificamente nos flocos em suspensão e não nas paredes, nos equipamentos fixos ou nos agitadores. Desta forma, reduzem-se os depósitos no reator e aumenta-se a segurança de funcionamento. Especialmente quando a qualidade da água bruta é variável, como é típico no tratamento de água de rio, a recirculação de lamas em contacto contribui significativamente para a estabilidade do processo.
Dosagem de polímeros e formação de macroflocos estáveis
No reator de floculação, é também dosado um polímero aniónico. O polímero não se destina, em primeiro lugar, à precipitação química, mas sim a apoiar a formação mecânica e física de flocos grandes, densos e sedimentáveis. Os microflocos formados anteriormente são ligados entre si pelo polímero. Este processo cria pontes entre as partículas individuais e as estruturas dos flocos, o que faz com que os flocos cresçam e ganhem resistência.
A dosagem do polímero é efetuada de forma direcionada no lado de entrada do agitador de turbina. Para que o polímero seja introduzido na água de forma rápida e uniforme, é distribuído através de um anel de dosagem com vários orifícios e diluído antes da adição. Esta diluição é importante, pois soluções de polímero altamente concentradas podem provocar sobredosagens locais ou uma estrutura irregular dos flocos. Uma boa distribuição garante que o polímero entre em contacto com o maior número possível de microflocos e que a formação de pontes ocorra de forma eficiente.
A dosagem do polímero é calculada em função do caudal de água bruta e ajustada proporcionalmente. Desta forma, a concentração do princípio ativo mantém-se constante em relação à quantidade de água tratada. Em caso de alterações significativas na qualidade da água bruta, a concentração de dosagem pode ser ajustada. Isto é particularmente relevante no caso de águas superficiais e de rio, uma vez que a turvação, a carga orgânica e a composição das partículas podem variar rapidamente.
Para a formação de flocos, não é apenas a dosagem correta dos produtos químicos que é decisiva, mas também a distribuição do fluxo no reator. Os flocos têm de colidir uns com os outros com frequência suficiente para que possam crescer. Ao mesmo tempo, as forças de cisalhamento não podem ser demasiado elevadas, pois, caso contrário, os flocos maiores voltam a partir-se. O reator de floculação LHPS foi, por isso, concebido de forma a que a entrada de energia, o tempo de permanência e as características do agitador estejam harmonizados entre si.
Mistura lenta e aporte gradual de energia
Ao contrário da mistura rápida no reator de coagulação, o reator de floculação funciona com um agitador de turbina de rotação lenta. A velocidade de rotação situa-se numa gama baixa e pode ser ajustada através de um conversor de frequência. O objetivo é uma mistura homogénea, mas suave.
Este modo de funcionamento é determinante para a qualidade dos flocos. Enquanto na coagulação é necessária uma elevada entrada de energia para reações químicas rápidas, a floculação deve ocorrer em condições significativamente mais tranquilas. Os flocos resultantes apresentam uma estrutura porosa. Têm de atingir um tamanho suficiente para poderem sedimentar bem, mas, ao mesmo tempo, devem permanecer densos e estáveis o suficiente para não se desfazerem novamente na zona de sedimentação.
Para tal, o ALMA BHU LHPS recorre a uma injeção de energia escalonada. Desde o reator de coagulação, passando pelo reator de floculação em loop, até à zona de subida subsequente, a intensidade da mistura diminui gradualmente. Esta diminuição favorece o processo natural de crescimento dos flocos. Inicialmente, formam-se muitos microflocos pequenos; posteriormente, estes crescem, sob movimento controlado, transformando-se em flocos maiores; e, na última zona, a estrutura dos flocos pode estabilizar-se ainda mais.
A zona de floculação está concebida como um reator de loop de agitação com fluxo de recirculação fechado. A câmara de recirculação é constituída por um tubo de guia central, no qual está instalada a turbina, e por uma zona de floculação exterior. Ambas as áreas estão ligadas entre si na parte superior e na parte inferior. Desta forma, a água circula de forma controlada pelo reator, o que permite obter um tempo de contacto uniforme e uma boa mistura.
Esta configuração hidráulica tem uma influência importante na cinética de floculação. A formação de flocos não é um processo puramente químico, mas depende fortemente do número de contactos efetivos entre as partículas. Um movimento insuficiente leva a colisões insuficientes, enquanto um movimento excessivo destrói os flocos já formados. O reator ALMA BHU LHPS estabelece um equilíbrio entre estes dois extremos.
O tempo de permanência como fator-chave para uma qualidade estável do processo
O tempo de permanência na zona de floculação e na zona de ascensão subsequente é, no sistema descrito, de cerca de 12 a 25 minutos. Este tempo de permanência é essencial para a formação completa dos flocos e, consequentemente, para a qualidade da separação de sólidos que se segue.
Durante este período, decorrem vários processos em simultâneo. As partículas desestabilizadas aderem aos flocos existentes, as pontes poliméricas estabilizam a estrutura dos flocos e a recirculação da lama de contacto aumenta o número de superfícies ativas. Desta forma, formam-se flocos maiores e mais densos, com boas propriedades de sedimentação.
Um tempo de permanência suficientemente longo é particularmente importante no caso da água fria. As baixas temperaturas da água aumentam a viscosidade da mesma e retardam muitos processos de reação e transporte. Na prática, isto pode fazer com que os flocos cresçam mais lentamente ou se formem de forma menos estável. Graças ao tempo de permanência adequado e à recirculação da lama de contacto, o processo mantém-se estável mesmo a baixas temperaturas.
Isto é particularmente importante no tratamento de águas superficiais, uma vez que os lagos e as barragens apresentam variações de temperatura significativas ao longo do ano. No tratamento de águas fluviais, podem ainda ocorrer alterações rápidas na turbidez da água bruta. Por sua vez, no tratamento de água potável, é necessária uma estabilidade de processo elevada e constante, a fim de aliviar de forma fiável as etapas de filtração e desinfeção a jusante.
Sedimentação no reator LHPS
Após a floculação, a água chega à câmara de sedimentação. Aí, os macroflocos formados são separados da água pela força da gravidade. A qualidade desta separação depende diretamente da estrutura dos flocos obtida anteriormente. Os flocos grandes, densos e robustos afundam-se mais rapidamente e resultam em valores de turvação mais baixos na água limpa.
O reator ALMA BHU LHPS utiliza um processo de sedimentação assistida por lamelas. Neste processo, a área de sedimentação é consideravelmente aumentada graças a módulos de lamelas inclinados. A água flui para cima através das lamelas, enquanto os sólidos deslizam para baixo ao longo das superfícies das lamelas. Este princípio de contracorrente permite um elevado rendimento de separação numa área de base relativamente pequena.
Os módulos de lâminas em forma de favo de mel descritos no documento apresentam características hidráulicas favoráveis. No interior das lâminas, criam-se condições de fluxo estabilizadas que favorecem a separação de flocos finos. Ao mesmo tempo, os módulos possuem uma elevada estabilidade mecânica devido à sua estrutura. As lâminas estão inclinadas, de modo que os flocos separados deslizam automaticamente para baixo e chegam à zona de lamas.
Do ponto de vista técnico-processual, a sedimentação em lamelas funciona como uma multiplicação da área de sedimentação. Num tanque de sedimentação clássico, a superfície horizontal determina de forma decisiva a carga hidráulica possível. Graças às lamelas inclinadas, esta área efetiva é consideravelmente aumentada. Desta forma, o reator pode ser construído de forma mais compacta, sem comprometer o desempenho de separação.
Para instalações de tratamento de água fluvial, isto constitui uma grande vantagem, uma vez que, em situações de cheias, podem ocorrer cargas hidráulicas elevadas e elevados teores de turbidez. No tratamento de águas superficiais, a tecnologia de lamelas permite uma construção que poupa espaço, por exemplo, em caso de áreas limitadas nas estações de tratamento de água existentes. No tratamento de água potável, contribui para reduzir significativamente a carga de partículas antes da filtração.
Foto: Separação de lamas com um separador de lamelas alveolares no reator ALMA BHU LHPS
Drenagem de água limpa e garantia da qualidade do escoamento
A água tratada é recolhida acima das lamelas e drenada através de canais de água limpa. A disposição dos canais de água limpa foi concebida para permitir um escoamento uniforme e evitar correntes de curto-circuito hidráulicas. Uma carga uniforme nas lamelas é fundamental para que os flocos não sejam arrastados por picos de corrente locais.
A qualidade do processo é monitorizada durante o funcionamento através de parâmetros centrais, como a turbidez e o valor do pH. Ambos os valores fornecem informações importantes sobre o desempenho do processo. Um aumento da turbidez na água limpa pode indicar uma coagulação incompleta, formação de flocos anómala, sobrecarga hidráulica ou forças de cisalhamento excessivas. O valor do pH influencia a eficácia dos produtos químicos de precipitação e a solubilidade dos hidróxidos metálicos formados. Por isso, a monitorização do pH é uma componente essencial do controlo do processo.
No tratamento da água potável, esta relação reveste-se de especial importância. Uma precipitação e floculação estáveis não só reduzem as partículas em suspensão, como também as substâncias orgânicas naturais. Desta forma, os filtros a jusante ficam menos sobrecarregados, a necessidade de desinfectantes pode diminuir e a formação de subprodutos indesejáveis da desinfeção é reduzida.
Espessamento de lamas no sistema integrado
Os flocos sedimentados na zona de sedimentação acumulam-se na parte inferior do reator LHPS. Nessa zona, encontra-se uma zona integrada de espessamento de lamas. Um raspador transporta as lamas sedimentadas para um funil central de lamas. Lâminas de raspagem adicionais e barras de agitação auxiliam o espessamento, movimentando as lamas e, ao mesmo tempo, facilitando a drenagem da água para cima.
O espessamento integrado das lamas constitui uma vantagem essencial do sistema LHPS. Em muitas instalações convencionais de precipitação e floculação, produzem-se lamas relativamente diluídas, que têm de ser tratadas primeiro em espessadores separados antes da desidratação. O LHPS consegue atingir elevadas concentrações de lamas graças à combinação de sedimentação lamelar, remoção de lamas e recirculação. Desta forma, as lamas retiradas podem, muitas vezes, ser encaminhadas diretamente para a desidratação.
Isto reduz o espaço necessário, simplifica o tratamento das lamas e pode diminuir os custos operacionais. Ao mesmo tempo, a elevada concentração de lamas no sistema melhora a reação de floculação, uma vez que uma parte das lamas espessadas é devolvida à zona de floculação como lamas de contacto.
Lamas de retorno e lamas excedentes
A partir do funil central de lamas, uma parte das lamas é devolvida, como lamas de retorno, para o processo de floculação a montante, através de bombas de parafuso excêntrico. A velocidade de rotação das bombas é ajustada automaticamente em função do caudal de água bruta. Desta forma, a relação entre a água bruta, a dosagem de produtos químicos e as lamas de contacto mantém-se estável, mesmo com variações na carga hidráulica.
O lodo excedente é retirado separadamente da tremonha de lodo. A retirada é feita de forma descontínua, uma vez que, devido à sua elevada consistência, o lodo poderia causar velocidades de fluxo demasiado baixas nas condutas se fosse transportado de forma contínua. O transporte intermitente garante que se evitem sedimentos e obstruções. O sistema de controlo tem em conta o caudal da água bruta, a turvação da água bruta e a densidade das lamas na sedimentação.
Este modo de funcionamento demonstra que o tratamento de lamas não é um processo secundário a jusante, mas sim parte integrante do tratamento da água. A qualidade da floculação, o desempenho da sedimentação e a estabilidade do espessamento das lamas influenciam-se mutuamente. O reator ALMA BHU LHPS aproveita esta interação de forma específica, não só removendo as lamas, mas também reutilizando-as parcialmente como meio de processo reativo.
Foto: Separador de lamas com espessamento e raspador circular do reator ALMA BHU LHPS
Controlo automatizado de processos com o ALMAControl
O tratamento no reator LHPS da ALMA BHU é controlado através do sistema ALMAControl. A automatização inclui, entre outros aspetos, a dosagem de PAC e de polímero em função do caudal de água bruta, o ajuste do pH, a recirculação de lamas e a retirada de lamas excedentárias.
A dosagem de produtos químicos proporcional ao caudal é particularmente importante, uma vez que a qualidade e o volume da água não são constantes em muitas aplicações. No caso das águas superficiais, as precipitações, a proliferação de algas ou as variações sazonais podem influenciar a composição da água bruta. No caso da água de rio, ocorrem frequentemente flutuações de curto prazo devido a cheias, entrada de sedimentos ou influências industriais e agrícolas. No tratamento da água potável, o processo deve, no entanto, ser conduzido de forma tão estável que as etapas subsequentes possam funcionar de forma fiável.
Para além do caudal, a turvação e o valor do pH são parâmetros de controlo fundamentais. O valor do pH influencia a solubilidade e a eficácia dos produtos de precipitação. Se o valor do pH não se situar na faixa ideal, a precipitação pode ocorrer de forma incompleta ou a qualidade dos flocos pode diminuir. Através da dosagem específica de ácido ou álcali, é possível ajustar a faixa do processo de modo a que a coagulação, a floculação e a filtração a jusante interajam de forma ideal.
Aplicação no tratamento de águas superficiais
No tratamento das águas superficiais provenientes de lagos, barragens ou reservatórios, a remoção de turbidez, algas, substâncias húmicas e fósforo é frequentemente a principal prioridade. A presença destas substâncias varia significativamente ao longo das estações do ano. Enquanto na primavera e no verão os processos biológicos, como o crescimento de algas, podem ser predominantes, o outono e o inverno conduzem frequentemente a um aumento da entrada de substâncias orgânicas e partículas minerais.
O reator LHPS é adequado para esta aplicação, uma vez que pode ser controlado de forma flexível, tanto do ponto de vista químico como hidráulico. A dosagem de PAC desestabiliza as partículas finamente dispersas e os colóides orgânicos. A floculação subsequente transforma estas substâncias em flocos sedimentáveis. A sedimentação lamelar remove os sólidos de forma fiável, enquanto o espessamento de lamas integrado concentra as lamas produzidas.
A recirculação de lamas de contacto é particularmente vantajosa. As águas superficiais contêm frequentemente substâncias que reagem de forma lenta ou incompleta. A recirculação das superfícies ativas dos flocos melhora a cinética de reação. As substâncias orgânicas podem permanecer em contacto com os flocos durante mais tempo, o que permite uma melhor adsorção. Isto não só melhora a qualidade da água limpa, como também alivia a carga nas etapas de filtração a jusante.
Aplicação no tratamento de água de rio
A água dos rios coloca exigências particularmente elevadas à engenharia de processos, uma vez que a qualidade e a quantidade podem variar muito rapidamente. Em caso de cheias, a turbidez e a carga de sólidos aumentam frequentemente de forma acentuada num curto espaço de tempo. Ao mesmo tempo, podem surgir cargas orgânicas, algas, micropoluentes e contribuições de origem agrícola.
Um sistema de tratamento de água de rio tem, por isso, de ser robusto face a flutuações hidráulicas e na composição da água. O reator ALMA BHU LHPS consegue isso através da combinação de mistura rápida e intensa, floculação controlada, recirculação de lamas em contacto e clarificação lamelar. A dosagem proporcional ao caudal garante que a quantidade de produtos químicos e o caudal de água bruta permaneçam em equilíbrio. A recirculação de lamas aumenta a densidade dos flocos no sistema e melhora a separação, mesmo com variações na composição da água bruta.
A sedimentação em lamelas é particularmente adequada para águas fluviais, uma vez que permite tratar grandes quantidades de sólidos numa área compacta. Ao mesmo tempo, a espessamento integrado garante que mesmo grandes quantidades de lamas sejam removidas de forma eficiente do processo. Isto constitui uma vantagem operacional essencial, especialmente em caso de chuvas intensas ou cheias.
Aplicação no tratamento de água potável
No tratamento da água potável, a precipitação e a floculação constituem, na maioria das vezes, uma etapa central de pré-tratamento. O objetivo é reduzir as turvações, as substâncias orgânicas naturais, as algas, o ferro, o manganês, o fósforo e as impurezas ligadas a partículas, de forma a permitir que as etapas subsequentes do processo funcionem de maneira segura e económica.
O reator LHPS contribui para esta tarefa através da remoção estável e controlada da fração de partículas e colóides. A coagulação reduz a estabilidade dos componentes mais finos da água, a floculação forma a partir deles macroflocos separáveis e a sedimentação lamelar remove estes do fluxo de água. O resultado é uma água significativamente mais límpida, com menor carga de partículas.
Isto tem repercussões diretas na segurança operacional de uma estação de tratamento de água. É possível prolongar a duração de vida útil dos filtros, reduzir os intervalos de retrolavagem e diminuir a carga sobre as etapas de carvão ativado ou de membranas. Ao mesmo tempo, a remoção de substâncias orgânicas naturais pode contribuir para reduzir a necessidade de desinfectantes e o potencial de formação de subprodutos da desinfeção.
Além disso, a monitorização do processo é fundamental para o tratamento da água potável. As medições em tempo real da turbidez e do pH permitem uma avaliação contínua da qualidade da água tratada. Em conjunto com o controlo automatizado, o reator LHPS pode ser adaptado às variações nas condições da água bruta, sem comprometer a estabilidade do tratamento.
Vantagens do sistema ALMA BHU LHPS
O ALMA BHU LHPS reúne as etapas essenciais do tratamento físico-químico da água num sistema compacto. Em comparação com as instalações convencionais, apresenta várias vantagens do ponto de vista da engenharia de processos.
A mistura rápida e intensiva garante que o agente de precipitação seja distribuído de forma ideal imediatamente após a dosagem. A zona de floculação a jusante, com a sua entrada de energia escalonada e o tempo de permanência definido, proporciona condições favoráveis para a formação de flocos estáveis. A recirculação de lamas de contacto aumenta a velocidade de reação, melhora a adsorção e resulta em flocos mais densos e mais facilmente sedimentáveis.
A sedimentação em lamelas permite um elevado rendimento de separação numa área reduzida. Ao mesmo tempo, o espessamento integrado das lamas assegura que as lamas resultantes sejam retiradas numa forma concentrada e possam ser parcialmente reutilizadas como meio de processo. O controlo automático através do ALMAControl integra estas etapas do processo num sistema global estável.
Assim, o LHPS é particularmente adequado para aplicações em que se exigem elevados padrões de qualidade do processo, segurança operacional e eficiência de superfície. Isto aplica-se ao tratamento de águas municipais e industriais, bem como ao pré-tratamento de águas superficiais, águas fluviais e água bruta para a produção de água potável.
Conclusão
A precipitação e a floculação são processos fundamentais no tratamento moderno da água. Permitem a remoção de substâncias que, devido ao seu tamanho reduzido, estabilidade elétrica ou estado dissolvido, não se sedimentariam nem seriam filtradas diretamente. Através da dosagem controlada de agentes precipitantes e floculantes, estas substâncias são desestabilizadas, aglutinadas em flocos e, posteriormente, separadas mecanicamente.
O ALMA BHU LHPS aplica este princípio num sistema de reator compacto e de alto desempenho. A coagulação, a floculação, a recirculação de lamas de contacto, a sedimentação lamelar e o espessamento de lamas estão interligados do ponto de vista técnico-processual. Desta forma, resulta um processo estável que funciona de forma fiável mesmo com variações na qualidade da água bruta.
Foto: ALMA BHU LHPS numa fábrica de papel, a funcionar como estação de tratamento de águas fluviais
Imagens de instalações ALMA BHU LHPS já concretizadas
