FloculacaoCoagulacao

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COAGULAÇÃO, FLOCULAÇÃO E FLOTAÇÃO. 
COAGULAÇÃO 
Coagulação é uma operação unitária responsável pela desestabilização das partículas 
coloidais (matéria mais finamente dividida com tamanho variando de 1 mm a 200 mm) em um 
sistema aquoso, preparando as para a sua remoção nas etapas subseqüentes do processo de 
tratamento. 
Uma partícula coloidal pode levar até 20 anos para sedimentar, de acordo com o seu 
tamanho, pois ao possuírem velocidade de sedimentação extremamente baixa qualquer processo de 
separação baseado na separação gravitacional, é extremamente lento. Qualquer tratamento visando à 
remoção de partículas coloidais deve passar por uma etapa preliminar a fim de alterar as condições 
do sistema de forma a possibilitar a coalescência das partículas. Uma vez formados os aglomerados, 
estes são mais facilmente removíveis do meio. Com algumas exceções, esta coalescência não ocorre 
naturalmente. As partículas coloidais são carregadas de cargas negativas daí decorre que a maior 
parte dos despejos industriais, os despejos urbanos e os despejos agrícolas apresentarem esta 
característica. 
Devido à carga elétrica das partículas, os sistemas coloidais são extremamente sensíveis à 
presença de eletrólitos introduzidos no meio, os quais, através de mecanismos de ligação e adsorção 
na superfície da partícula, anulam as forças de repulsão entre elas. Desta forma as partículas podem 
precipitar por efeito da adição de quantidades relativamente pequenas de eletrólitos. 
É prática corrente o uso de sais inorgânicos, como agentes coagulantes. O efeito destes sais 
depende da valência do íon carregado de carga elétrica contrária à carga das partículas coloidais, ou 
seja, quanto maior a valência do íon maior será a sua capacidade de coagulação. Esse fato justifica o 
uso de íons de alta valência (Fe+3 e Al+3) como agentes de coagulação dos sistemas coloidais nos 
quais a água é a fase contínua. 
 
Substâncias Coagulantes 
a) agentes coagulantes inorgânicos: os agentes coagulantes inorgânicos mais utilizados são 
os sais de alumínio e de ferro. Por razões econômicas, o sulfato de alumínio (alúmen) e o cloreto 
férrico (FeCl3) são os mais utilizados. A coagulação é função principalmente dos produtos de 
hidrólise desses sais na água. 
 Algumas reações químicas do sulfato de alumínio 
Al2(SO4)3 ® 2 Al3+ + 3 SO42- 
Al3+ + H2O Û AlOH2+ + H+ 
 
AlOH2+ + H2O Û Al(OH)2+ + H+ 
Al(OH)2+ + H2O Û Al(OH)3 + H+ 
Al(OH)3 + H2O Û Al(OH)4- + H+ 
 
Algumas reações químicas dos compostos de ferro (III) 
FeCl3 ® Fe3+ + 3 Cl- 
Fe2(SO4)3 ® 2 Fe3+ + 3 SO42- 
Fe3+ + H2O Û FeOH2+ + H+ 
FeOH2+ + H2O Û Fe(OH)2+ + H+ 
Fe(OH)2+ + H2O Û Fe(OH)3 + H+ 
Fe(OH)3 + H2O Û Fe(OH)4- + H+ 
 
b) agentes coagulantes orgânicos: esses agentes são não só agentes de coagulação, mas 
também aceleradores (promotores) de floculação. Nesta categoria, além dos já citados, incluem-se os 
polieletrólitos que são substâncias poliméricas que contêm grupos ionizáveis na sua constituição 
química. Em função da característica iônica do seu grupo ativo, esses polieletrólitos podem ser 
classificados em catiônicos, aniônicos ou ainda de polianfófilos (de características comuns aos 
anteriores). 
É comum os uso de polieletrólitos combinados com eletrólitos inorgânicos (sais de alumínio 
e sais de ferro) com o objetivo de: 
· reduzir o consumo de eletrólito inorgânico e com isso reduzir o volume do precipitado; 
· condicionar a formação de flocos com características adequadas à operação de separação dos 
sólidos formados. Por exemplo, se à operação de coagulação deve-se seguir a operação de 
sedimentação para a remoção dos flocos formados, quer-se obter um floco que tenha boas 
características de sedimentabilidade - grande velocidade de sedimentação e boa resistência à 
compactação e à ação mecânica da grelha de raspagem do fundo do decantador. 
 
Dosagem do Agente Coagulante: 
A dosagem, bem como o pH adequado para as etapas de coagulação e/ou floculação, devem 
ser determinados em laboratório através do ensaio de JAR-TEST. 
 
FLOCULAÇÃO 
A floculação é um processo físico no qual as partículas coloidais são colocadas em contato 
umas com as outras, de modo a permitir o aumento do seu tamanho físico, alterando, desta forma, a 
sua distribuição. 
 
A floculação das partículas já coaguladas pela ação do eletrólito resulta das várias forças de 
atração que atuam entre as partículas "neutralizadas" que se agregam umas às outras formando os 
denominados flocos. A velocidade de formação desses flocos depende da agitação térmica 
(movimento Browniano) e mecânica do meio. Evidentemente, essa agitação mecânica deve ser em 
nível moderado, pois, do contrário, poderá provocar a desagregação dos flocos já formados, o que 
dificultará a sua remoção. 
O propósito da floculação é formar agregados ou flocos do material finamente dividido. 
Apesar de não ser usado rotineiramente, a floculação de efluentes por agitação mecânica ou com ar 
pode ser levada em consideração quando se deseja: 
· aumentar a remoção de sólidos suspensos de DBO nos decantadores primários; 
· condicionar efluentes industriais; 
· melhorar a performance de decantadores secundários de processos de lodo ativado. 
 
Em sistemas de pás, em agitadores mecânicos, estas devem ter velocidade variável para 
permitir o ajuste de diferentes velocidades ao longo do eixo (a pá mais baixa deve ter 30% da 
velocidade da pá do topo). Do mesmo modo, onde é utilizados a floculação com ar, o sistema de 
suprimento de ar deve ser ajustável de tal forma que o nível de energia de floculação pode ser 
variado ao longo do tanque. Tanto no sistema de floculação por ar como no mecânico é comum 
ajustar a energia adicionada de forma que o floco formado não se rompa na saída do equipamento. 
 
FLOTAÇÃO 
Flotação é uma operação unitária aplicada visando à remoção de partículas em suspensão 
e/ou flutuantes (fase dispersa) de um meio líquido (fase contínua) para o caso em que a densidade da 
fase dispersa é menor que a da fase contínua. Trata-se de processo físico muito utilizado para a 
clarificação de efluentes e a conseqüente concentração de lodos, tendo como vantagem a necessidade 
reduzida de área e como desvantagem um custo operacional mais elevado devido à mecanização. 
As partículas, da fase dispersa, podem ser carreadas para a superfície do tanque de flotação 
pelo aumento da força ascensional (empuxo) que sobre elas atuam. Esse aumento da força 
ascensional se deve às bolhas de um gás (em geral, é utilizado o ar atmosférico) de pequeno 
diâmetro que, ao aderirem à superfície das partículas da fase dispersa, reduzem a densidade aparente 
do conjunto partícula/bolha. O floco é formado por um conjunto de partículas, em cujos interstícios 
as bolhas de ar ficam retidas. Desta forma a flotação pode ser conduzida usando-se: 
· flotação por ar induzido (FAI) - A flotação por ar induzido é conseguida 
através da agitação violenta do meio (agitador mecânico ou borbulhamento de 
 
ar direto) e a conseqüente formação de espuma na superfície do tanque de 
flotação. 
· flotação por ar dissolvido (FAD) - A flotação por ar dissolvido também 
denominada flotação quiescente, vem sendo gradativamente ampliado no 
tratamento de despejos, visando à remoção de óleos e graxas bem como a 
remoção de partículas de baixa densidade (fibrilas de celulose) bem como 
visando o espessamento de lodos. 
 
Independente do sistema escolhido o grau de remoção pode ser aumentado pela adição de 
aditivos químicos. 
 A flotação deve ser aplicada principalmente para sólidos com altos teores de óleos e graxas e 
ou detergentes,/tais como os oriundos de indústrias de pescado, frigoríficas e de laticínios. Não é 
aplicada aos efluentes com óleos emulsionados, a não ser que tenham sido coagulados previamente. 
A remoção do material flotado pode ser realizada por escoamento superficial como nos decantadores 
ou por raspagem superficial. 
Alguns problemas no sistema de flotação podem aparecer, os quais estão relacionados aos 
defeitos de instalação e construção dos flotadores . 
 
Defeitos construtivos ou de instalação dos flotadores 
DEFEITOS CONSEQÜÊNCIAS 
Presença de bolhas grosseiras (ar não dissolvido). 
 
Relação entre o ar dissolvido e os sólidos em 
suspensão não satisfeita. 
 
Tempo de retenção reduzido ou turbulência na 
câmara de flotação. 
 
Tempo de retenção excessivo na câmara de 
flotação. 
Perturbação da camada de lodo flotado (escuma), 
causando a sua sedimentação. 
 
Sedimentação e arraste de lodo. 
 
Arraste de lodo ou óleos. 
 
Sedimentação e arraste de lodo 
 
 
Aditivos químicos 
Produtos químicos são comumente usados para auxiliar o processo de flotação. A função 
destes produtos é, em grande parte, criar uma superfície ou uma estrutura que possa absorver ou 
capturar as bolhas de ar. Produtos químicos inorgânicos, como sais de alumínio e ferro e sílica 
ativada, podem ser usadas para unir o material particulado e, assim, criar uma estrutura que 
 
facilmente capture as bolhas de ar. Muitos polímeros orgânicos podem ser usados para mudar a 
natureza tanto da interface ar- líquido como da interface sólido- líquido, ou de ambas. 
 
Análise 
Como a flotação depende do tipo de superfície da matéria particulada, testes de laboratório e 
em plantas piloto são usualmente realizados para verificar os critérios de projeto. Os fatores que 
devem ser considerados no projeto de unidades de flotação incluem: 
· a concentração do material particulado; 
· quantidade de ar usado; 
· velocidade de ascensão da partícula; 
· a taxa de alimentação de sólidos. 
 
REMOÇÃO DE ÓLEOS E GRAXAS 
Os efluentes de indústrias alimentícias apresentam substâncias não miscíveis com a água, as 
quais possuem peso específico menor e, portanto tendem a flutuar na superfície. Tais substâncias 
podem ser retida por dispositivos muito simples, denominados caixas de gordura. 
Os efluentes de algumas indústrias, como por exemplo: laticínios, frigoríficos, óleos vegetais, 
margarinas, possuem grandes quantidades de óleos, graxas e outros materiais flutuantes. Existe 
então, a necessidade da remoção destes materiais para se evitar: obstruções dos coletores, aderência 
nas peças especiais das redes de esgoto, acúmulo nas unidades de tratamento e principalmente 
aspectos desagradáveis no corpo receptor. As gorduras possuem capacidade de se agrupar, alterando 
o tempo de detenção de acordo com a velocidade de ascensão; esta velocidade pode ser observada 
em cilindros graduados, pela determinação do tempo necessário para formar uma camada de escuma 
na superfície do líquido. 
Os mecanismos para remoção de óleos e graxas variam desde as tradicionais caixas de 
gordura até sistemas mais eficientes como o processo de flotação. Os principais sistemas de remoção 
de óleos e graxas são: 
· Tanques de retenção de gorduras (caixas de gordura) 
· Tanques aerados ou flotadores; 
· Separadores de óleo; 
· Decantadores com removedores de escuma. 
As características de uma unidade de remoção de gordura é função da localização deste 
dispositivo, do tipo de efluente e da quantidade de esgoto a ser tratado, sendo denominado muitas 
vezes simplesmente de caixa de gordura.. 
 
As caixas de gordura podem ser circulares ou retangulares. O fundo da caixa de gordura deve 
ser fortemente inclinado em direção à saída, para evitar o acúmulo de sólidos sedimentáveis. Caso 
não seja possível a inclinação do fundo, devem-se efetuar limpezas periódicas. 
 As unidades de remoção de gordura devem ser dimensionadas atendendo às seguintes 
características: 
§ Capacidade de acumulação de gordura entre cada limpeza; 
§ Condições de tranqüilidade hidráulica; 
§ Os dispositivos de entrada e saída devem ser projetados para permitir escoamento do 
efluente; 
§ Distâncias mínimas respeitadas; 
§ Condições de vedação para maus odores e contato com insetos e roedores 
Para óleos vegetais, animais e minerais, cuja densidade é próxima de 0,8 g.mL-1, basta a 
detenção de 3 minutos nas unidades até 10 L.s-1, de 4 minutos para unidades até 20 L.s-1 e de 5 
minutos para unidades maiores que 20 L.s-1. Para temperaturas maiores que 25º C pode-se adotar 
tempo de detenção maior, sendo o máximo de 30 minutos. De modo geral, uma remoção de 90% é 
obtidas adotando-se um tempo de detenção igual a 10 minutos. 
 
DIMENSIONAMENTO 
As caixas de gordura são projetadas para reter a vazão efluente durante um período de tempo 
pré-determinado. Pode-se estabelecer o cálculo para a área de uma caixa de gordura em função da 
velocidade mínima de ascensão da menor partícula que se deseja remover, com um determinado grau 
de eficiência de remoção. Desta forma a área necessária pode ser dada por: 
1 –) Cálculo da área da caixa de gordura: 
A = Q/v onde, A = área da caixa de gordura (m2); 
Q = vazão máxima afluente (m3 /h); 
v = velocidade mínima de ascensão (m/h); 
 
v = h/t v = velocidade mínima de ascensão (m/h); 
h = altura do líquido no cilindro (m); 
t = tempo de subida de uma pequena partícula (h) 
 
 
2 -) Volume de gordura acumulada em função do tempo: 
 Vg= Qm. (Y/ C) onde, Vg = volume de gordura acumulada em função do tempo 
(L/s); 
 Q = vazão média de esgoto afluente (L/s); 
 Y = densidade do óleo ou graxa (mg/L)/; 
 
 C = concentração do óleo no afluente (mg/L). 
 
3 –) Tempo necessário entre cada limpeza: 
t = Vg / V onde, t = tempo entre as limpezas (s); 
 Vg = volume de gordura acumulada em função do 
tempo (L/s); 
 V = volume de reserva (L). 
 
 
A operação das caixas de gordura resume-se em: 
· Vistorias periódicas para controle da quantidade de material retido; 
Limpeza do dispositivo quando a capacidade de retenção atingir 75% do volume 
projetado. 
 
 
 
Figura 2. Tipos de caixa de gordura.