O trabalho da flotao e aerao

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Esta notcia j foi visualizada 9323 vezes.por Cristiane RubimNo tratamento de gua e efluentes, o papel da flotao separar lquidos de slidos com microbolhas de ar que levam as impurezas suspensas superfcie. Para saber se os flotadores esto trabalhando bem, preciso verificar justamente a relao entre ar e slidos e o tamanho da bolha. So eficazes quando h maior quantidade de ar e menor o tamanho da bolha. Os aeradores tambm so essenciais para um sistema de flotao, por terem alta capacidade de dissoluo de oxignio na gua. E o cliente deve estar atento diante de tantas opes no mercado para escolher aquela que lhe d garantias de processos e resultados.Para entendermos melhor sua importncia, o flotador faz as impurezas flutuarem, isso porque as microbolhas se prendem s partculas slidas e leos/graxas com densidade semelhante ou pouco acima da gua que formam um conjunto levado superfcie de onde retirada a espuma produzida. O ar introduzido no lquido na flotao faz a oxigenao chegar saturao, o que permite um controle e remoo dos agentes de produo de odores, no caso os microrganismos, e dos gases dissolvidos no efluente.De acordo com o engenheiro qumico Sergio Murilo Stamile Soares, gerente de processo da Engenho Novo, empresa que desenvolve inovaes tecnolgicas em processo e tratamento de efluentes para o setor industrial, os flotadores funcionam de maneira inversa aos decantadores. Na decantao, o material a ser separado mais denso do que o meio lquido e se acumula no fundo do equipamento. J na flotao, o material a ser separado naturalmente menos denso (ou se torna mediante a adeso de ar) que o meio lquido e se acumula na superfcie no interior do flotador, explica.Os aeradores so pea-chave de um sistema de flotao, conforme Soares. Como a maioria dos materiais a serem separados por flotao naturalmente mais denso do que o lquido, preciso injetar ar, em quantidade e tamanho de bolha apropriados, para que essas bolhas de ar se unam a esses materiais, tornando-os menos densos que o meio e flotem, esclarece. O gerente de processo explica ainda que os flotadores separam materiais de baixa densidade (orgnicos, entre eles, leos, graxas, etc.) e slidos que possuam grande atrao pelo ar (de natureza hidrofbica) e podem ser retangulares ou cilndricos, com alteraes nos sistemas de raspagem.No processo de flotao, a gua clarificada devido suspenso das partculas slidas ou oleosas com o uso de microbolhas at a superfcie do tanque, onde o lodo removido por raspadores superficiais contnuos, segundo Henrique Martins, engenheiro responsvel pela EQMA Engenharia & Consultoria, que executa e elabora projetos, treinamentos e consultorias sobre tratamento de gua e efluentes. A gua tratada segue para a prxima etapa, geralmente, composta por filtro de areia ou carvo ativado ou para outro processo de tratamento, como o de lodos ativados, explica.

AplicaesOs flotadores podem ser utilizados no tratamento de gua de abastecimento, de efluentes e de esgoto domstico. Eles atendem aos casos em que a gua de abastecimento tem baixa turbidez e elevada cor verdadeira e tambm na remoo de algas que promovem sabor e odor desagradveis. A aplicao mais frequente no espessamento e adensamento do lodo gerado na ETA, diz o engenheiro da EQMA. Tambm servem efluentes com slidos cuja velocidade de sedimentao baixa e/ou quando h material oleoso, como de petroqumicas, indstrias de alimentos, etc. A flotao substitui ainda, no tratamento de esgoto domstico, o decantador primrio e secundrio do sistema de lodo ativado, alm de seu uso no adensamento do lodo biolgico. O uso de flotao nesta aplicao tem custos bem maiores por conta do maior consumo de produtos qumicos e energia eltrica, avalia Martins. So usados tambm na pr-separao de resduos minerais, vegetais e orgnicos, leos emulsionados, fibras de papel, efluentes de curtumes, refino de leo, conservas, lavanderias, frigorficos, celulose e papel e mineradoras, entre outros.FlotadoresPrincipais funes Remoo de slidos em suspenso de gua superficiais e efluentes; Remoo de turbidez e cor verdadeira de gua de abastecimento; Remoo de pequenas algas de guas de abastecimento; Remoo de material oleoso de efluentes industriais; Pr-tratamento de efluentes industriais; Ps-tratamento de efluentes de reator anaerbios; Espessamento e adensamento de lodo de ETA e ETE; Unidade de clarificao no processo de lodo ativado.Benefcios Elevada eficincia na remoo de slidos finamente divididos e material oleoso; Menor consumo de produtos qumicos quando comparado ao sistema convencional; Unidades mais compactas. Em geral, requerem tempo de deteno hidrulico de 5 a 20 minutos na floculao e mais 5 a 30 minutos na flotao; A concentrao de slidos no lodo final varia de 2% a 3%, dispensando, em muitos casos, outras unidades de desaguamento.

Linhas de tratamentoFbio Campos, doutorando na Faculdade de Sade Pblica da USP e tcnico de laboratrio no depto. de engenharia hidrulica e ambiental da Escola Politcnica, explica que existem duas linhas de tratamento nas estaes de tratamento de gua (ETA) e de esgoto (ETE)/efluentes industriais: Tornar a gua bruta em potvel ou adequar o esgoto aos padres de lanamento; Dos slidos retirados nos dois processos.Na ETA, aps adicionar coagulante na coagulao/floculao, o lodo produzido separado em decantadores. Na ETE, o lodo advindo dos decantadores primrio e secundrio so encaminhados aos adensadores. Decantadores ou adensadores so operaes unitrias distintas, mas baseadas no mesmo princpio e objetivo que promover a separao slido/lquido. O primeiro clarifica a gua e o segundo aumenta o teor de slidos, esclarece. Estas operaes podem ser feitas de duas formas:Separao por gravidade:Pela ao da fora da gravidade. O lodo sedimentado ser removido por meio de um fosso localizado no fundo dos tanques.Separao por flotao:Atravs da injeo de lquidos saturados com ar para que as bolhas formadas possam arrastar os flocos para a superfcie e l serem retirados.Antes de optar por esse tipo de separao, conforme explica Campos, alguns aspectos devem ser analisados: A concentrao do material particulado; Quantidade de ar usada; Velocidade de ascenso da partcula; A taxa de alimentao de slidos; As caractersticas fsico-qumicas das partculas.A diferena existente entre os sistemas de flotao a forma de obteno das microbolhas e a adoo de recirculao parcial ou total da gua no sistema. As microbolhas podem ser obtidas por trs tipos de sistemas de flotao: Flotao eletrosttica ou eletroflotao:Atravs de eletrodos e energia eltrica. Visa produo de hidrognio e oxignio a partir da passagem de soluo aquosa diluda entre os eletrodos. Esta tcnica requer muitos cuidados operacionais e tem custos elevados com energia, embora produza lodo com maior concentrao de slidos, se comparado a um decantador convencional, avalia Martins. Flotao por ar disperso:Utilizao de produtos qumicos que, em contato, provocam reaes qumicas e produzem as microbolhas. H dois agravantes neste sistema, segundo o engenheiro da EQMA: as bolhas aumentam muito de tamanho, produzindo forte turbulncia, o que ocasiona quebra de boa parte dos flocos; e alguns desses produtos podem deixar resduos que inviabilizam o tratamento da gua potvel. Assim como a flotao eletrosttica, a flotao por ar disperso despende maior custo operacional e requer cuidados especiais, mas tem como principal benefcio a produo de lodo mais concentrado, afirma. Flotao por ar dissolvido (FAD):A tecnologia mais utilizada, por pressurizao e despressurizao de ar na massa lquida, com microbolhas da ordem de micra. A vantagem da FAD que possui menor custo operacional dentre as trs tcnicas, devido injeo de ar atmosfrico diretamente na massa lquida para formar as microbolhas, aponta Martins. Ele explica que quando feita a injeo de ar na massa lquida na cmara de saturao, cuja presso varia de 2,5 a 3,5 kgf/cm, ele se solubiliza na gua at a completa saturao. Em seguida, levado ao tanque de flotao. No momento em que a gua saturada com ar submetida presso atmosfrica, as bolhas de ar se desprendem rapidamente, formando as microbolhas com dimetros de 30 a 120 m.A recirculao de parte do efluente tratado, de acordo com Martins, aumenta a eficincia de separao do processo de flotao por ar dissolvido (FAD) porque promove a remoo de pequenos slidos no removidos no tratamento. Para Campos, uma das vantagens do FAD o uso de reas menores que as dos decantadores e adensadores. Durante a flotao, o prprio despejo tratado ou a gua potvel segue para a cmara de saturao onde ocorrer a saturao do lquido pela injeo de ar por meio de difusores ou aeradores de superfcie. Em seguida, transferido cmara de flotao para que se forme o conjunto de bolhas/flocos e promova o arraste das partculas para a superfcie de onde sero retirados.Com a legislao cada vez mais exigente para contaminantes, como materiais orgnicos de efluentes aquosos, sobretudo, leo e graxas, a flotao se mostra, segundo Soares, da Engenho Novo, o processo mais apropriado no mercado para separ-los e atingir, de maneira barata, segura e eficiente, os nveis finais de contaminantes exigidos. Para atender aos padres ambientais de descarte ou de reso da gua, a Engenho Novo criou um sistema de tratamento de efluentes por processo de flotao, compacto e fcil de operar, que une eficincia e baixo custo de instalao e manuteno. Seu diferencial o Air-Jet(ver boxe), tecnologia de aerao por ejetores de mistura que, ao utilizar ar atmosfrico ou outro gs, permite gerar microbolhas finas e adequadas por ar dissolvido e ar disperso sem necessidade de compressores e vlvulas de regulagem de presso e nvel. Os flotadores da Engenho Novo so cilndricos e compactos, utilizam aerao por ejetores de mistura, no necessitam de compressores de ar e bombas de recirculao e dispensam manuteno.

SistemasDois tipos de tecnologia podem ser utilizados para conduzir o tratamento biolgico de esgoto, o aerbio e o anaerbio. Nos grandes centros urbanos, segundo Campos, dentre as variantes do processo aerbio, muito usado o sistema de lodos ativados. Como vantagens, este sistema tem a capacidade de tratar altas cargas orgnicas e a necessidade de reas reduzidas. Como desvantagens, o custo de implantao e operao e o volume de lodo produzido, indica o tcnico.Nesse tipo de sistema, o esgoto estabilizado em tanques de aerao, os quais contm microrganismos aerbios que utilizaro a matria orgnica em seu metabolismo, reduzindo, assim, seu potencial poluidor para que o efluente tratado possa ser lanado em corpos dgua. Depois, necessria a introduo de ar nesses tanques de aerao para suprir a necessidade de uso por parte dos microrganismos e promover a mistura do seu contedo.Os sistemas de aerao mais comuns em plantas de lodos ativados so os sistemas com ar difuso e os aeradores superficiais. Nos dois casos, a transferncia de oxignio encontra dificuldade pela presena de slidos e salinidade dos esgotos. Alm disso, nas condies crticas de campo, as temperaturas acima de 20oC e altitudes acima do nvel mdio do mar fazem com que sejam obtidas redues de 40% nos valores resultantes de testes de transferncia de oxignio em gua limpa, demonstra.Aerao por ar difuso:Garante maior homogeneidade na concentrao do oxignio dissolvido (OD) ao longo do tanque, bem como a inexistncia de zonas onde ocorra a sedimentao do lodo (zonas mortas). Segundo Campos, este sistema torna-se caro pelo fato de os sopradores que introduzem o ar pelos difusores consumirem muita energia, alm de que eventuais reparos necessitem do esgotamento do tanque.

Aeradores superficiais:Opo para plantas pequenas porque apresentam uma menor homogeneidade no perfil de OD ao longo do tanque, permitindo, por vezes, a formao de zonas mortas. De acordo com Campos, so mais econmicos e de fcil manuteno.

A aerao deve ser bem feita porque essencial para a flotao. Existem vrios tipos de aerao, mas as formas mais utilizadas para introduzir ar em um lquido so atravs da aerao por ar dissolvido e a aerao por ar disperso, esta ltima a mesma que aerao por ar difuso citada acima.Aerao por ar disperso:As bolhas de ar so geradas por borbulhadores, normalmente membranas porosas ou buchas de metal sinterizado, ou pela frico de ar injetado no lquido com superfcies slidas, por exemplo, pelo atrito do ar com o rotor de uma bomba ou com as paredes de um tubo em um fluxo a alta velocidade. Neste tipo, o processo necessita de alto consumo de energia e grandes tanques de aerao, segundo a Engenho Novo.Aerao por ar dissolvido:H uma prvia pressurizao do lquido ou de parte dele em contato com ar borbulhado. As bolhas de ar que se unem s partculas slidas so geradas por dissoluo de ar no lquido sob presso elevada com a posterior nucleao (precipitao) por rpida reduo da presso, o que diminui a solubilidade do ar e deixa o lquido supersaturado o mesmo que acontece ao abrir uma garrafa de refrigerante. Em geral, so necessrios compressores de ar e bombas para a pressurizao do ar e do lquido. preciso maior investimento e manuteno e ateno operacional para garantia das condies ideais de aerao, como controle de nvel, vazo e presso de ar, de acordo com a Engenho Novo.SubstitutosNa opinio de Martins, as bolsas geotxteis ou bolsas desidratadoras de lodo so os nicos equipamentos mais modernos que podem competir com os flotadores nos processos de tratamento. Mas, mesmo assim, adverte que somente em alguns casos. Isso porque o princpio de funcionamento dessas bolsas tambm a coagulao e floculao com o diferencial de aprisionar os slidos floculados em seu interior, permitindo que apenas a gua, praticamente isenta de slidos, permeie pela superfcie da membrana. Desse modo, efluentes industriais oleosos so mais facilmente tratados por flotadores, explica.Para Soares, da Engenho Novo, existem equipamentos que podem substituir os flotadores que no so propriamente mais modernos, mas, sim, dependendo da aplicao, tecnologias diferentes, como membranas, hidrociclones, filtrao, etc. Entretanto, o engenheiro qumico afirma que, para um tratamento primrio fsico-qumico de efluentes lquidos contendo matrias orgnicas e/ou hidrofbicas, nenhuma dessas outras tecnologias apresenta relao custo-benefcio melhor do que o processo de flotao.A B&F Dias atua com solues completas em sistemas de aerao por ar difuso, tecnologia voltada especialmente para processos de oxidao de carga orgnica que pode substituir os flotadores/aeradores por terem a mesma funo. Em comparao s outras tecnologias existentes no mercado, os sistemas da B&F Dias so muito procurados pelas companhias de saneamento e indstrias pelo fato do menor consumo de energia eltrica, baixo rudo, a no produo de aerossis, maior transferncia de oxignio e melhor distribuio de oxignio dissolvido, revela Alessandra Cavalcante, do depto. de marketing da empresa. Segundo ela, nos casos de substituio de tecnologias de aeradores mecnicos ou em sistemas que demandam a injeo de oxignio puro, houve comprovao do retorno de investimento em menos de 12 meses de implantao.Os sistemas de aerao por ar difuso so muito utilizados nos diversos tipos de processos biolgicos em estaes de tratamento de efluentes industriais e sanitrios. O principal objetivo desta tecnologia fornecer oxignio biomassa em processos de oxidao de carga orgnica e remoo de nutrientes. Sua grande vantagem a alta transferncia de oxignio e baixo consumo de energia eltrica, destaca Alessandra. Os sistemas de aerao so utilizados tambm em processos de oxidao de carga orgnica dos mais variados tipos (lodos ativados, SBR, MBR, lagoas aeradas, etc.), nitrificao biolgica, remoo biolgica de nutrientes, mistura, equalizao, stripping, flotao, digesto aerbia e caixas de areia aeradas. No processo de aerao, no so utilizados produtos qumicos, j que a aplicao feita em processos biolgicos ou de mistura.A B&F Dias dispe desta tecnologia do tipo fixo ou removvel com difusores circulares ou tubulares. O sistema de aerao por ar difuso tipo fixo usado com todos os tipos de difusores de ar, seja tipo bolha fina ou grossa, circular ou tubular, e voltado para aplicao em lagoas ou tanques. Seu diferencial a possibilidade de implantao de maior densidade de difusores por metro quadrado. Alm disso, permite sempre a utilizao de vazes unitrias por difusor menores que na configurao flutuante/removvel. Sendo assim, possvel obter menores coeficientes de vazo de ar que resultam, obrigatoriamente, em maiores ndices de transferncia de oxignio.O sistema de aerao por ar difuso tipo removvel (flutuante) utilizado com difusores de ar tipo bolha fina ou grossa, normalmente com difusores tubulares. Indicado para lagoas de aerao (aeradas, mistura parcial, completa, etc.) independentemente do tipo de construo ou revestimento existente, principalmente para os casos onde se tem baixa relao F/M para aerao ou mistura. Dispe ainda de criao de zonas anxicas para processos de nitrificao e desnitrificao. Entre suas vantagens, est a implantao ou manuteno sem necessidade de esvaziamento da lagoa ou tanque e sua adaptabilidade de fornecimento e dimensionamento em cada projeto. Os difusores de bolha grossa so mais indicados para aplicaes de mistura, equalizao e caixa de areia.Na opinio de Alessandra, como o mercado est aquecido e o setor privado faz investimentos altos, natural que ocorra alavancagem e desenvolvimento para atender demanda. Hoje grande o nmero de empresas capacitadas, no entanto, o nmero de empresas despreparadas, especialmente no que se refere ao contexto tcnico, muito maior. Desta forma, os clientes devem exigir garantias de processos e resultados, analisa.Aerao Air-JetO Air-Jet da Engenho Novo une as vantagens dos dois processos de aerao. No seu interior, o lquido acelerado em um venturi, trocando presso esttica por velocidade de escoamento. Com isso, gerado vcuo sada do bico ejetor, originando uma regio de baixa presso que succiona o ar atmosfrico fluindo paralelo ao lquido em direo cmara de mistura. Nessa cmara, ocorre a desacelerao do meio e a consequente permuta de velocidade de escoamento por energia de cisalhamento e presso esttica. Em certo ponto dessa cmara (zona de choque), ocorre um choque do ar com o lquido.Na zona de choque, a presso esttica eleva-se ao mesmo tempo em que o atrito e o cisalhamento causados provocam a disperso do ar no lquido como microbolhas. A mistura lquido-ar passa por um cone divergente, onde concluda a permuta velocidade-presso esttica. Com o aumento da presso esttica, tem-se a dissoluo de parte do ar disperso no meio, originando um meio saturado em ar dissolvido, contendo grande quantidade de microbolhas de ar finamente divididas e dispersas. A garantia de eficincia operacional com baixo investimento sem necessidade de utilizao de compressores de ar , baixo consumo energtico, mnima despesa de manuteno e facilidade operacional de controle.

Produtos qumicosOs produtos qumicos utilizados no processo de flotao, de acordo com o engenheiro da EQMA, so os mesmos da coagulao e floculao: corretores de pH base de barrilha, cal e hidrxido de sdio e os coagulantes/floculantes. Com destaque para o uso combinado de cloreto frrico e polmeros orgnicos que resultam em flocos maiores e bem formados arrastados at a superfcie sem ter muitas quebras. Segundo Martins, para o mesmo efluente ou gua, o sistema de flotao pode consumir at trs vezes menos produtos qumicos que no sistema convencional. Porm, preciso se atentar dosagem ideal para cada condio, que deve ser determinada previamente em jar-test de flotao, afirma.O gerente de processo da Engenho Novo tambm concorda e complementa que, em um processo de flotao, se utilizam agentes coagulante e floculante e que as especificaes destes agentes dependem das caractersticas do meio lquido a ser processado, devendo ser determinadas por testes de tratabilidade. Em alguns casos, pode ser necessria uma etapa prvia de correo de pH (com base ou cido) e, mais raramente, algum agente espumante e oxidante, indica.Contato das empresas:B&F Dias:www.bfdias.com.brEngenho Novo:www.engenovo.com.brEQMA Eng & Consultoria:www.eqma.com.br

Referncias Bibliograficas

- Di Bernardo L., e Sabogal Paz. L., P., Seleo de tecnologia de tratamento de gua Editora LDiBe, So Carlos, SP. 2008;

- Eckenfelder,. W., Industrial Water Pollution Control McGraw-Hill International Editions 3 ed., New York, 2000;

- METCALF & EDDY, Inc. Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, Reuse. McGraw-Hill International Editions, 4rd ed., New York, 2003;

- www.naturaltec.com.br