Tratamento de águas e abastecimento 4

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Tratamento de Água 
de Abastecimento
D I S C I P L I N A :
CAPÍTULO 4: 
FLOCULAÇÃO
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4�1 INTRODUÇÃO
A floculação continua o processo de aglutinação das impure-
zas feita na coagulação. 
Os termos coagulação e floculação são utilizados como si-
nônimos, uma vez que ambos significam o processo integral de 
aglomeração das partículas. Mas pode-se dizer que a coagulação 
é o processo pelo qual o agente coagulante é adicionado à água, 
reduzindo as forças que tendem a manter separadas as partículas 
em suspensão, e a floculação é a aglomeração dessas partículas por 
meio de transporte de fluido, de modo a formar partículas maiores 
que possam sedimentar. A Figura 4-1 apresenta o processo de coa-
gulação-floculação aplicados à uma água turva.
Figura 4-1: Exemplo do processo de coagulação-
floculação aplicados à uma água turva.
(Fonte: www.kurita.com)
As partículas se agregam e se transformam em flocos mais 
pesados que se sedimentam a uma velocidade mais amena. A agi-
tação suave facilita o contato dos flocos, sem quebrá-los. Ela tem 
como objetivo agregar o maior número de partículas primárias 
desestabilizadas/precipitadas em flocos para que sejam separados 
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por sedimentação ou flotação. Na floculação a agitação na água 
deve ser tal que crie gradientes de velocidade que causem turbu-
lência capaz de provocar choques ou colisões entre as partículas 
coaguladas e as existentes em suspensão e no estado coloidal da 
água. Estes gradientes são limitados para que não ultrapassem a 
capacidade de resistência do cisalhamento destas partículas. De-
pendendo do tamanho da partícula envolvida o processo de flocu-
lação ,pode ser classificado em microfloculação (ou floculação 
pericinética) e macrofloculação (ou floculação ortocinética).
 6 Na floculação pericinética o processo se desenvolve para 
partículas pequenas (<1 µm), predominando o movimen-
to browniano1, pois as moléculas de água envolvidas no 
processo proporcionam movimentos erráticos das partí-
culas favorecendo a colisão entre as mesmas. 
 6 A floculação ortocinética é aplicada às moléculas com ta-
manhos superiores a 1 µm. O processo se desenvolve pelas 
diferenças de velocidades dentro do líquido, tanto em re-
gime laminar como em regime turbulento, ressaltando-se 
pela distribuição do tamanho das partículas primárias na 
otimização do floco. 
Em geral, todas as partículas estão submetidas a esses dois 
tipos de floculação. A relação do tamanho e densidade do floco em 
função do gradiente de velocidade de floculação mais alta acarreta-
ria flocos mais densos e de melhores dimensões e vice-versa.
1 O movimento browniano pode ser definido como movimento aleatório de partículas 
microscópicas imersas em fluido. Este movimento provém dos choques das moléculas 
do fluido nessas partículas microscópicas e é muito importante pois comprova a teoria 
corpuscular da matéria.
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A introdução de ácidos fracos e sais hidrolisados, como o 
sulfato de alumínio e cloreto férrico, influenciam diretamente nos 
índices de acidez e alcalinidade, de forma que a aplicação de al-
calinizantes se faz necessária, a fim de restaurar o equilíbrio dos 
parâmetros fora dos padrões.
Para que a floculação tenha um bom desempenho, é pri-
mordial que a água em questão não apresente valores extremos 
de alcalinidade. Uma vez detectados valores excessivamente altos 
ou baixos, deve-se aplicar produtos que corrijam artificialmen-
te a alcalinidade. Cal hidratada (Ca(OH)2) e carbonato de sódio 
(Na2CO3) são aplicados em situações de baixa alcalinidade. Para 
alcalinidades elevadas, a acidificação é o procedimento padrão. So-
mente assim os mecanismos de coagulação poderão ser ativados, 
possibilitando a efetivação da floculação.
Não existe uma regra geral para a escolha do auxiliar de 
floculação. O auxiliar de floculação mais eficaz, a faixa de pH, o 
tipo de polímero (catiônico, aniônico e não-iônico) e a do-
sagem ideal do polieletrólito só podem ser efetuadas por meio do 
teste de jarros. A Figura 4-2 apresenta um modelo esquemático 
dos processos.
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Figura 4-2: Modelo esquemático dos processos de coagulação 
e floculação com a utilização de um polieletrólito
(Fonte: ROSA, 2008)
A separação dos flocos formados nos ensaios de coagulação-
-floculação pode ser realizada por processos de sedimentação e 
flotação. Para determinadas taxas de escoamento, a utilização da 
sedimentação pode apresentar custos de implantação mais baixos 
em relação à flotação e com eficiências bem próximas, por isso são 
geralmente utilizadas. Porém, dependendo da qualidade exigida 
para o efluente, a utilização da flotação, além de apresentar uma 
eficiência alta na remoção de sólidos suspensos aumentando a 
qualidade da água, apresenta ainda as vantagens de produção de 
um lodo com teor de umidade baixo. Requer menores dosagens de 
coagulante e auxiliares de floculação (formação de flocos me-
nos densos), apresenta partida rápida, proporciona o arraste de 
parcela de gases e compostos voláteis e a elevação na concentração 
de oxigênio dissolvido ao final.
Estudos demonstram que a coagulação e a floculação são 
as etapas mais delicadas do tratamento de água para abasteci-
mento, sendo que a correta operação influi de modo decisivo na 
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preparação da decantação e indiretamente para que se processe 
uma boa filtração.
4.1.1 Floculação por Sedimentação
A sedimentação é uma operação física em que partículas 
suspensas com densidade superior ao meio líquido apresentam 
movimento descendente devido à ação da gravidade. O principal 
objetivo da sedimentação é produzir um efluente clarificado, mas 
também é necessário produzir um lodo adensado, apresentando 
concentrações de sólidos que possam ser facilmente manusea-
das e tratadas. A teoria da sedimentação baseia-se no fato de que 
qualquer partícula não coloidal suspensa em um meio líquido em 
repouso, de menor massa específica, será acelerada pela ação da 
gravidade até que as forças de resistência viscosa e de deformação 
do líquido sejam iguais à resultante do peso efetivo da partícula.
4.1.2 Floculação por Flotação
A flotação é uma técnica de separação de misturas que con-
siste na introdução de bolhas de ar a uma suspensão de partículas. 
As bolhas de ar, ao se aderirem às partículas sólidas no pro-
cesso de flotação, reduzem sua densidade específica, tornando-as 
menos densas que a água. O mesmo ocorre no caso da existência 
de flocos. O ar fica retido nos intervalos existentes entra as partícu-
las que formam o floco, diminuindo também sua densidade. Essa 
ação do ar faz com que as partículas sólidas sejam carregadas para 
a superfície do líquido em decorrência da força de empuxo, permi-
tindo, assim, que o material suspenso seja removido.
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Com isso, verifica-se que as partículas aderem às bolhas, for-
mando uma espuma que pode ser removida da solução e separando 
seus componentes de maneira efetiva. O importante nesse proces-
so é que ele representa exatamente o inverso daquele que deveria 
ocorrer espontaneamente à sedimentação das partículas. A ocor-
rência do fenômeno se deve à tensão superficial do meio de disper-
são e ao ângulo de contato formado entre as bolhas e as partículas. 
Dentre os principais processos utilizados para flotação, o FAD é o 
mais utilizado para águas de abastecimento, porém existem diver-
sos processos. A Tabela 4-1 apresenta as características principais 
dos processos de flotação aplicados ao tratamento de água (tanto 
de abastecimento quando para águas residuais). 
Tabela 4-1: Principais características e processos aplicados à flotação
Técnica Características
Tamanhos de 
partículas 
resultantes(µm)
Flotação por ar 
dissolvido – FAD 
Produção de bolhas de ar pela des-
pressurização de uma corrente aquo-
sa saturada com ar em uma pressão 
acima da pressão atmosféricas
20 – 100 
Eletro-Flotação
Geração de microbolhas pela ele-
trólise de soluções aquosas com a 
produção de gás nos dois eletrodos
10 – 40 
Ar induzido
Produção de bolhas pela agitação 
mecânica de um disco rotador em 
baixa rotação
50 – 1500 
Condicionamento 
em alta intensidade 
– CAI 
Injeção de microbolhas diretamente 
na água via aeração, pela extração do 
ar ambiente, para um meio de injeção 
de microbolhas
10 – 100 
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Técnica Características
Tamanhos de 
partículas 
resultantes (µm)
Aspersão ou Nozzle
Extração do ar da água reciclada via 
aspirador de gás, que em seguida é 
descarregado em um recipiente de 
flotação para o desenvolvimento de 
uma mistura de ar e água de duas 
fases
400 – 800 
Jameson ou a Jato
Geração de bolhas pela sucção de ar 
em um tubo descendente (downco-
mer) por contrição tipo Venturi 
100 – 800 
Flotação em coluna
Operação em regime contracorrente, 
bolhas ascendentes e alimentação da 
mistura descente, mas também pode 
operar em regime concorrente.
50 – 1000
4.1.3 Auxiliares de floculação
Quando a floculação não ocorre, há demora na sedimenta-
ção. Por isso, é necessário o uso de floculantes, que melhoram a 
clarificação, a filtração e as operações de centrifugação. Atuam 
também no processo: velocidade de escoamento (m/s), tempo de 
detenção (min) e gradiente de velocidade (s-1).
Dependendo da água a ser tratada, verifica-se que os flocos 
formados necessitam de maior densidade para poderem sedimen-
tar em decantadores. Recorre-se então aos auxiliares de floculação, 
como os polieletrólitos, que aumentam a velocidade de sedimenta-
ção dos flocos e a resistência às forças de cisalhamento.
Polímeros sintéticos e naturais (amidos em geral) têm 
sido utilizados como auxiliares de coagulação, floculação e filtra-
ção. O emprego de pequenas quantidades desses auxiliares redu-
zem consideravelmente as dosagens de coagulantes primários, 
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quando estes são sais de alumínio ou ferro. Dentre os diversos po-
límeros naturais usados como auxiliares em tratamento de água de 
abastecimento, o mais comumente utilizado é o amido. Além do 
amido, podem ser citados a quitosana, o tanino o emprego de al-
gumas plantas, tais como: quiabo (Abelmoschus esculentus), 
mutamba (Guazuma ulmifolia), além do cacau (Theobroma 
cacau) e a goma xantana.
4.1.4 Floculadores
Os sistemas de floculação hidráulicos apresentam alguns in-
convenientes, como a pouca flexibilidade em relação à variação da 
vazão, impossibilidade de variar ou ajustar a gradiente de velocida-
de e podem apresentar perda de carga relativamente alta, quando 
comparado com os floculadores mecanizados. Apresentam como 
vantagens menores custos de implantação, operação e manuten-
ção, e não exigir pessoal qualificado para operação e manutenção.
Os sistemas mecanizados apresentam diversas vantagens so-
bre os hidráulicos como a baixa perda de carga, facilidade de insta-
lação em estações existentes e maior flexibilidade de operação em 
função das variações das características da água bruta. As limita-
ções referem-se ao consumo de energia, à maior probabilidade de 
curtos-circuitos e à necessidade de manutenção dos equipamen-
tos. A NBR 12216/92, norma técnica que regulamenta os proje-
tos de estações de tratamento de água para fins de abastecimento, 
recomenda, para floculadores mecanizados, tempo de residência 
teórico de 30 a 40 min, em média 40 % maior que para projetos de 
floculadores hidráulicos (20 a 30 min). 
A floculação pode ser executada através de:
 6 Floculadores hidráulicos:
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 ○ Floculadores hidráulicos de fluxo horizontal
 ○ Floculadores hidráulicos de fluxo vertical
 ○ Floculador Alabama
 ○ Floculadores em meio poroso
 6 Floculadores mecânicos:
 ○ Agitadores de fluxo radial
 ○ Agitadores de fluxo axial
 ○ Agitadores de fluxo radial e axial
O dimensionamento de um floculador é caracterizado por 
diversas etapas (a depender do tipo de floculador que será 
aplicado), dentre as quais pode-se destacar: 
 6 Definição do sistema de vazão;
 6 Definição do número de câmaras de floculação;
 6 Definição do tempo de detenção nas câmaras;
 6 Cálculo do volume total de água;
 6 Cálculo da área superficial;
 6 Cálculo da velocidade do escoamento nas câmaras;
 6 Cálculo do número de agitadores ou chicanas nas câmaras;
 6 Cálculo do percurso do escoamento;
 6 Cálculo das perdas de carga nas câmaras;
 6 Cálculo do gradiente de velocidade nas câmaras;
 6 Cálculo do número de Camp (gradiente de velocidade x 
tempo de detenção na câmara) das câmaras.