Flotação no tratamento de águas para abastecimento e residuárias

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Flotação no tratamento de águas para abastecimento e 
residuárias. 
 
O presente texto trata sobre a operação de flotação, 
frequentemente empregada no tratamento de águas, com 
maior incidência para o trato de águas residuárias. Os assuntos 
abordados encontram-se divididos em seções, da seguinte 
forma: 1- Introdução e definições; 2- Formação do conjunto 
bolha-partícula; 3- Técnicas usuais de flotação; 4- 
Considerações finais. 
 
1- Introdução e definições 
A flotação consiste em um processo de separação 
gravitacional no qual bolhas de ar são agregadas a partículas 
presentes no meio aquoso. Os aglomerados bolha-partícula, 
possuindo densidade inferior à do líquido, sobem à superfície e 
se acumulam, formando o produto flotado. Nesta operação, 
ainda podem ser adicionados agentes floculantes para acelerar 
ainda mais o processo de flotação. 
O uso desse processo no tratamento de águas, com maior 
ênfase no trato de águas residuárias, tem crescido 
significativamente, devido à alta capacidade de remoção e ao 
curto tempo de residência envolvido. 
A aplicação na separação de minerais é o emprego mais 
convencional da flotação, seguido de seu uso na recuperação 
de corantes em indústrias de papel, tratamento de água e 
esgoto. 
Atualmente, os sistemas de tratamento de águas residuárias, 
empregam a flotação com os seguintes objetivos: remoção de 
íons, como fosfato e íons metálicos; separação de óleos e 
graxas; redução de DBO e DQO e separação de partículas 
coloidais, finas e ultrafinas. 
Quanto à remoção de íons, a flotação consiste numa 
operação alternativa ao método convencional da precipitação 
química, que envolve a adição de uma base, como Ca(OH)​2​, 
para a formação do hidróxido metálico ou um sal de fosfato 
(hidroxiapatita de cálcio) insolúvel no meio. Apesar de 
amplamente utilizado, o método convencional apresenta 
restrições quando comparado à flotação, tecnologia de uso 
cada vez mais freqüente. A principal vantagem da flotação 
consiste na rápida cinética de tratamento, que permite a 
operação de instalações industriais mais compactas. Enquanto 
na sedimentação, há necessidade de grandes tempos de 
residência (de 20 min a 4 horas), a flotação opera com tempos 
que variam de 3 até 5 min. Além desta, a flotação ainda 
apresenta a possibilidade da redução do volume de lodo 
produzido, pois nem sempre é necessária a adição de agentes 
floculantes, dependendo do sólido a ser removido. 
 
2- Formação do conjunto bolha-partícula; 
A explicação para a formação do conjunto bolha-partícula 
está no fato de que a superfície das partículas oleosas é 
hidrofóbica, fazendo com que a tensão superficial da água 
expulse a partícula do líquido e promova a adesão da partícula 
na superfície da bolha de ar. Fato que não ocorre com os 
componentes hidrofílicos, que preferem permanecer no meio 
líquido em vez de aderir à superfície da bolha de ar. A Figura 
1(a) mostra uma representação da formação bolha-partícula. 
A característica da hidrofobicidade ou hidrofilicidade de uma 
substância pode ser estimada através da medida do ângulo (θ) 
formado entre uma gota da substância com o ar, como indicado 
na Figura 1(b). Este ângulo permite a quantificação dos vários 
graus intermediários de afinidade entre esses dois casos 
extremos e irá auxiliar no estudo da viabilidade da técnica de 
flotação. 
 
Figura 1. Formação bolha-partícula (a) e ângulo de contato 
entre substância e superfície sólida (b). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3- Técnicas usuais de flotação 
As duas técnicas de flotação a serem descritas são as mais 
comumente utilizadas na remoção de sólidos suspensos e 
óleos emulsificados de águas residuárias. A flotação por ar 
dissolvido encontra maior aplicação no tratamento de efluentes 
industriais enquanto a flotação por ar disperso é mais 
comumente encontrada em sistemas municipais de tratamento 
de efluentes domésticos. 
3.1- Flotação por Ar Dissolvido 
Nesse processo, o ar ambiente é insuflado por auxílio de 
compressores, sendo então dissolvido no próprio efluente, em 
um tanque de pressurização (sob alta pressão), sendo em 
seguida liberado ao tanque de flotação à pressão atmosférica. 
Em termos práticos, uma parcela do esgoto do tanque de 
flotação recircula e é recalcado pela bomba pressurizadora que 
cria uma pressão elevada no tanque de pressurização 
aumentando a solubilidade do ar. 
Finamente dividido e solubilizado no esgoto, o ar é então 
liberado ao flotador, onde as microbolhas acendem até a 
superfície do tanque, carregando a matéria em suspensão 
(graxa e sólidos flutuantes) que tende assim a flotar. Essa 
matéria flutuante forma uma camada superior de escuma, que 
é raspada continuamente por um braço raspador apropriado e 
coletada em dispositivos especiais para ser então removida. 
Em instalações pequenas, toda a vazão de esgoto é 
pressurizada com ar enquanto nas estações maiores apenas 
uma parcela da vazão é pressurizada por meio de uma 
recirculação do efluente. Esta fração recirculada se mistura a 
parcela de esgoto afluente não pressurizada para então 
alimentar o tanque de flotação. As microbolhas formadas têm 
diâmetro na faixa de 10 a 100 mm, facilitando a diminuição da 
densidade dos conjuntos formados de flocos e bolhas em 
relação a densidade do líquido. 
O sistema de flotação é composto de um tanque de 
pressurização, de bombas de recirculação e de pressurização, 
dos compressores de ar e do tanque de flotação propriamente 
dito. A Figura 2 mostra uma vista lateral do tanque flotador, 
contendo os elementos citados e os fluxos do esgoto e do ar. 
Figura 2. Esquema da técnica de flotação por ar dissolvido 
No dimensionamento destas unidades deve se conhecer a 
razão ideal de ar (A) para massa de sólidos (S), que por sua 
vez é função da matéria em suspensão que se deseja remover 
e das condições de pressurização. A eficiência do sistema, em 
termos de remoção de sólidos suspensos totais, pode variar de 
90 a 95% e depende primordialmente da razão A/S. 
3.2- Flotação por Ar Disperso 
No sistema de flotação por ar disperso, as bolhas de ar são 
introduzidas no meio aquoso diretamente a partir da fase 
gasosa, através de equipamentos chamados de dispersores, 
que além de insuflar ar no sistema, promovem uma intensa 
agitação, fazendo com que haja contato entre partículas e 
bolhas. Estes equipamentos são instalados no centro do 
tanque flotador, acima do nível de líquido, para que possam 
coletar o ar ambiente, e possuem em seu interior placas 
perfuradas que possuem a função de “quebrar” o gás, 
formando pequenas bolhas. No parte inferior destes 
equipamentos, há um sistema de sucção da porção decantada 
do efluente, que o mistura às pequenas bolhas formadas, 
aumentando ainda mais o contato entre bolha de ar e partícula 
e evitando a sedimentação no fundo do tanque, conforme 
representada na Figura 3. As moléculas de óleo e demais 
sólidos em suspensão aderem às bolhas e por possuírem 
densidade menor que a da água, sobem até asuperfície. 
Figura 3. Esquema da técnica de flotação por ar disperso. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Algumas características deste sistema em relação à flotação 
por ar dissolvido são: (1) baixo custo de instalação e 
manutenção; (2) alto consumo de energia; (3) alta quantidade 
de água presente na escuma formada. 
 
4- Considerações finais 
Pode-se depreender do exposto no texto, que haverá, 
inevitavelmente, a geração de grande volume de lodo flotados 
ao final do processo. Este fator é sem dúvidas uma 
desvantagem do processo, pois torna necessária a instalação 
de sistemas de tratamento de lodo. Soma-se a isso, os custos 
com o consumo de energia, especialmente no caso do flotador 
a ar disperso. No entanto, destaca-se como vantagens da 
flotação: a elevada remoção de sólidos em suspensão, custo 
reduzido com reagentes químicos (quando comparada à 
precipitação química) e a reduzida área ocupada pelos 
reatores. Portanto, assim como em qualquer outra operação, a 
decisão de sua instalação deve englobar a análise minuciosa 
dos custos e dos benefícios associados.