Coagulação para Tratamento de Água

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A coagulação consiste essencialmente na 
desestabilização das partículas coloidais e suspensas 
presentes na água captada para o abastecimento. 
1 
Coagulação 
Histórico da coagulação 
 Em tempos remotos, os egípcios já possuíam o hábito de 
armazenar água bruta em jarros por dias para decantação, 
adicionavam nozes e feijão para acelerar o processo 
 1827: Londres: melhor eficiência na clarificação da água 
com o emprego de sulfato de ferro em água aquecida 
 1869: Holanda e Bélgica empregavam sulfato de alumínio 
para produzir um precipitado que removia a turbidez da 
água 
 Uma ETA em Nebraska trabalhava com coagulação 34 anos 
antes da construção dos filtros 
 No século XIX a coagulação se estabeleceu como processo 
inicial do tratamento de água, excetuando a filtração lenta 
Coagulação 
3 
Coagulação Floculação 
Aumento da 
velocidade de 
decantação 
Economia na implantação 
de decantadores e maior 
remoção de microrganismos 
patogênicos 
Mistura rápida: trecho que proporcione gradiente de velocidade e tempo 
de mistura compatível com o desejado (ensaios de laboratório / NBR 
12226) 
ETA Guarau SABESP 
Tamanho das partículas encontradas em águas 
naturais 
4 
Partículas em 
suspensão 
Partículas 
dissolvidas 
• Turbidez 
• Cor 
aparente 
• SST 
• Cor real 
• SDT 
• Compostos 
dissolvidos 
0,45 m 
1 m 10-3 m Partículas 
coloidais 
Sólidos na água 
Coloide 
 Emulsão: dispersão líquido-líquido 
 Aerossol: dispersão líquido-gás ou sólido-gás 
 Sol: dispersão sólido – líquido: silicatos, caulinita, 
óxidos de metais. Fitoplânctons, húmus, matéria 
orgânica, microrganismos, algas, vírus, bactérias... 
Elevada 
área 
superficial 
Cargas 
elétricas 
Suspensão 
Coagulação 
7 
+ 
+ 
+ 
Água 
bruta 
Coagulação Floculação 
Al(OH)3(p) 
Al x (OH)y 
n+ 
Produtos químicos 
Sólidos incipientes ou 
espécies hidrolisadas 
solúveis 
Mistura lenta Mistura rápida 
Coagulantes 
8 
Principais Coagulantes Características Concentração 
(% ) 
Sulfato de Alumínio 
Al2(SO4)3, 18H2O 
(massa molar = 666,4g) 
Pó branco 
(solubilidade = 660 g/L) 
 
Solução líquida 
(densidade 25ºC =1,45) 
~15% Al2O3 
 
 
7,5 à 8% Al2O3 
Policloreto de Alumínio 
Aln(OH)m(Cl)x (SO4)y 
Líquido amarelo palha 
(densidade 25ºC =1,15 à 
1,2) 
8 à 10% Al2O3 
Cloreto Férrico 
FeCl3 
(massa molar=162,2g) 
Líquido marron 
(densidade 25ºC =1,45) 
41% FeCl3 
(1g ou 0,69 mL contém 
410 mg FeCl3) 
Coagulantes orgânicos 
9 
 Tanino; 
 
 Moringa; 
 
 Quitosana; 
 
Vantagens em relação aos coagulantes 
inorgânicos por serem biodegradáveis 
e não-tóxicos, e ainda produzirem 
lodo em menor quantidade e isento de 
sais metálicos, o que facilita a sua 
disposição final. 
Em relaça ̃o a custos, os biopolímeros 
apresentam ainda um custo superior 
aos dos coagulantes inorgânicos. 
Podem incrementar a concentração de 
matéria orgânica na água tratada, 
aumentando o potencial de formação de 
trihalometanos 
Reações químicas do alumínio 
10 
Reações químicas com o Ferro 
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Uso de coagulante vs pH ótimo 
Coagulantes Faixa de pH 
Sulfato de 
alumínio 
5,0 a 8,0 
Sulfato ferroso 8,5 a 11,0 
Sulfato férrico 5,0 a 11,0 
Cloreto férrico 5,0 a 11,0 
PAC 4,5 a 9,5 
Ajuste de pH: cal hidratada ou 
ácido sulfúrico 
 Sulfato de alumínio (5 
mg/L a 100 mg/L); 
 
 Cloreto férrico (5 mg/L a 
70 mg/L); 
 
 Sulfato férrico (8 mg/L a 
80 mg/L); 
 
 Coagulantes orgânicos 
catiônicos (1 mg/L a 4 
mg/L); 
 
 PAC (< 10 mg Al2O3/L). 
 
Coagulante 
 Qualquer agente que produz coagulação, é um coagulante: 
 Sulfato de alumínio: corrosivo em solução 
 1 mg/L consome 0,5 mg/L de alcalinidade e produz 0,26 mg/L de 
Al(OH)3 
 Aluminato de sódio: não corrosivo e não consome 
alcalinidade, libera OH- 
 Sulfato férrico e cloreto férrico: corrosivo em solução 
 1 mg/L consome 0,75 e 0,56 mg/L de alcalinidade e produz 0,54 e 
0,40 mg/L de Fe (OH)3 respectivamente 
 Polimérico: polímeros catiônicos de alto peso molecular 
neutralizam os coloides por adsorção. Não afetam no pH 
nem na alcalinidade da água. Possuem baixa eficiência na 
remoção de cor. Normalmente utilizados em floculadores 
como coagulante secundário 
 
Calcule a quantidade de alcalinidade (em mg/L) consumida a partir da 
adição de 100 mg/L de sulfato de alumínio na água bruta. Calcule a 
quantidade de hidróxido (mg/L) que irá compor o lodo desta ETA para cada 
100 mg/L de coagulante adicionado. 
 
Al2(SO4)3 . 14 H2O + 6HCO3
- 2Al(OH)3 . 3H20 + 6CO2 + 8 H2O + 3 SO4
2- 
 
 
 
1. Calcule os mol/L de sulfato de alumínio adicionados 
2. Calcule os mol/L de alcalinidade consumidos 
3. Converta para mg/L 
4. Calcule os mol/L de hidróxido que irá preciptar 
5. Converta para mg/L 
 
 
 
Exercício 
Consumo de alcalinidade 
Mecanismos: Compressão dupla camada 
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Para desestabilizar a partícula 
coloidal (negativamente 
carregada) é necessário fazer 
com que ela adsorva íons 
positivos. Para que esses íons 
atravessem a dupla camada que 
cerca a partícula, é necessário que 
eles sejam adicionados à água com 
grande energia. Diminuindo a 
espessura da dupla camada e 
permitindo a aproximação das 
partículas por Van der Waals 
Polímeros 
Diagrama de coagulação para o sulfato de 
alumínio 
Auxiliares de coagulação 
 Materiais em partículas insolúveis, tipicamente, são 
adicionados para melhorar o processo de coagulação: 
 Argila (bentonita, caulinita), silicato, carbonato de sódio, de 
cálcio precipitado, diatomita, carvao ativado em pó (utilizado 
como adsorvente), e areia fina têm sido utilizados como 
coadjuvantes de coagulação; 
 
 São frequentemente adicionados às águas que 
contêm baixas concentrações de partículas para 
formar sítios de nucleação para a formação de flocos 
maiores. Tem como objetivo o aumento da 
velocidade de sedimentação 
 
Exemplo: Calcular a quantidade de Sulfato de Alumínio para uma ETA que funciona 24 
h/d, cuja vazão é 285L/s, prevendo uma dosagem de 20 mg/L. 
Cdsa =Q.N.dc 
Cdsa = consumo diário de S.A (Kg/d) 
Q = vazão da ETA (L/s) 
N = Número de horas diário de funcionamento da ETA 
dsa = dosagem de S.A pretendida (mg/L) 
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Cdsa=285x24x20x0,0036  493 Kg 
Consumo diário 
Consumo mensal 
Cmsa = 493x 30 = 14790 Kg ou 14790/50 = 296 sacas 
V
P
G

Mistura rápida 23 
Tem a finalidade de promover a dispersão do coagulante na água de forma 
rápida e homogênea por que as reações de hidrólise do coagulante e 
desestabilização dos coloides são rápidas (5 segundos) e irreversíveis. 
 
 O tempo da mistura do coagulante na água deverá ser extremamente curto ( 
de 5s); 
 
 A intensidade de agitação deverá ser forte para permitir uma dispersão 
completa do coagulante na água. O gradiente de velocidade compreendido 
entre 300 a 1200 s-1. 
 
 
 
 
 
Gradiente de velocidade: limite da relação entre a diferença 
de velocidade entre duas camadas de um fluido. 
 
G = gradiente de velocidade (s-1) 
P = potência aplicada à água (W) 
µ = viscosidade (N.s.m-2) 
V = volume da câmara de mistura (m3) 
J.v
pg
G

Exemplo 
Verificar as condições de mistura na canalização de 
chegada de água bruta em uma estação de tratamento 
com capacidade de 50L/s. 
Dados: L = 4 m, D = 200 mm, C = 120, g = 18ºC, µ = 
1,057 x 10 -3 N.s.m-2, ρ = 998,59 kg.m-3 
 
J = 10,62.C -1,85 .D-4,87.Q1,85 (perda de carga unitária Hazen-Williams) 
Misturadores rápidos segundo a NBR 12216 
 Qualquer trechoou seção de canal ou de canalização que 
produza perda de carga compatível com as condições 
desejadas, em termos de gradiente de velocidade e tempo 
de mistura; 
 
 Difusores que produzam jatos da solução de coagulante, aplicados no 
interior da água a ser tratada; 
 
 Agitadores mecanizados; 
 
 Entrada de bombas centrífugas; 
 
 Qualquer dispositivo que produza turbulência intensa. 
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COAGULAÇÃO (Mistura Rápida) 
 
Misturadores hidráulicos: considerar variações na vazão 
afluente 
 
a) Medidor Parshall: alia a função de medidor de vazão a de 
misturador rápido. 
 
26 
Vertedores 
O ideal é que a lâmina d’água vertente caia sobre um pequeno 
anteparo. Nestas condições, a energia resultante dessa queda 
propiciará a máxima energia, possibilitando excelentes condições de 
mistura rápida. 
27 
 Ponto e forma de aplicação do coagulante 
28 
 Ponto e forma de aplicação do coagulante 
29 
Malhas difusoras 
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Misturadores mecânicos: Turbinas e hélices 
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