Avaliação de desempenho do PGα21Ca na remoção de cor aparente e turbidez da água da ETA Rio Grande

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Ambiental

Autores

Campos, V. (UNESP) ; Sayeg, I.J. (USP) ; Andrade, E.L. (UNESP)

Resumo

O tratamento de água de superfície objetiva, de modo geral, a remoção de impurezas com o propósito de enquadrá-la no padrão de potabilidade, essencialmente, através do uso de produtos químicos. Neste sentido, o presente trabalho analisou a eficiência do PGα21Ca. Para tanto, foram realizados ensaios de coagulação-floculação-sedimentação, em água da ETA de Rio Grande, São Paulo. Os resultados obtidos do PGα21Ca revelam caráter, essencialmente, inorgânico, com teores elevados de sulfato de cálcio e 5% de ácido γ-poliglutâmico, entre outros compostos químicos. O PGα21Ca apresentou 0,26 NTU de turbidez remanescente e 55% de remoção de cor aparente, demonstrando efetividade para o tratamento de água para abastecimento público.

Palavras chaves

coagulante híbrido; água de abastecimento; jar test

Introdução

Os coagulantes são amplamente utilizados no tratamento de águas para abastecimento público. Os dois coagulantes mais amplamente utilizados são os sais de alumínio e ferro. O sulfato de alumínio foi muito utilizado no Brasil, por seu baixo custo e boa eficiência no tratamento de água, para abastecimento público. Entretanto, o alumínio não é biodegradável e altas concentrações desse metal são nocivas à saúde, podendo, inclusive, agravar enfermidades como o Mal de Alzheimer. Atualmente, verifica-se o uso de policloreto de alumínio – PAC, sal de alumínio prepolimerizado, nas estações de tratamento de água. Embora o sulfato de alumínio e PAC apresentem características favoráveis, como coagulantes inorgânicos, estudos apontam para os malefícios de formulações químicas, contendo alumínio. Assim, a demanda pelo desenvolvimento de coagulante, que não apresente riscos para o ambiente e à saúde humana é muito grande. Nessa linha tem-se grande número de matrizes poliméricas citado na remoção de contaminantes da água, entre eles o ácido γ- poliglutâmico (γ-PGA), como biopolímero aniônico, solúvel em água e biodegradável (CAMPOS et al., 2016). O uso do γ-PGA no tratamento de água tem sido descrito por diversos pesquisadores (TANIGUCHI et al., 2005). Assim, o objetivo deste trabalho volta- se para testes de eficiência de coagulante comercial, através de ensaios de coagulação-floculação e sedimentação. Para séries experimentais fez-se uso de produto japonês, o PGα21Ca, que se declara eficiente na descontaminação de águas para o consumo humano. Sob o aspecto operacional, os testes foram efetuados com água bruta da ETA de Rio Grande, São Paulo.

Material e métodos

O PGα21Ca da Nippon Poly-Glu Co. Ltd. foi fornecido em pó, com recomendação para uso de 0.05 a 0.1 g L-1. O tempo de floculação típico do produto, com turbidez inicial de 100 NTU é de 15 minutos, resultando em turbidez final < 1 NTU. Utilizou-se o PGα21Ca nos ensaios em jar test, com água bruta de Rio Grande, importante reservatório do complexo Billings, utilizado pela SABESP, para abastecimento público da região do Grande ABC Paulista, São Paulo. Nos ensaios em jar test foi utilizado aparelho da Ethik Technology, modelo 218-6LDB, com seis jarros de volume interno de dois litros. O jar test proporciona ajuste de gradiente de velocidade (G) na faixa de 10 a 1200 s-1 com edição de até quatro programas diferentes, de 12 segmentos cada. As pesagens foram realizadas utilizando-se balança eletrônica analítica AX200 da Shimadzu, com capacidade para 210 g e precisão de 0,0001 g. Os parâmetros de controle dos ensaios de coagulação-floculação e sedimentação foram analisados utilizando-se: pH pelo método potenciométrico através de potenciômetro DM-2P D da Digimed; cor aparente da água em colorímetro portátil Q406COR da Quimis; turbidez foi medida em turbidímetro portátil Q279P da Quimis; condutividade elétrica foi determinada em condutivímetro portátil DM- 3P, Digimed; para medição dos tempos, utilizou-se cronômetro digital RS-008, Unilab. Os ensaios seguiram os procedimentos do Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA, 2012). A caracterização do PGα21Ca foi efetuada para verificar a composição química, e morfologia. Para isso, foram utilizados métodos como espectrometria de fluorescência de raios X, espectroscopia de infravermelho e microscopia eletrônica de varredura.

Resultado e discussão

No MSDS do PGα21Ca a formulação contém sulfato de cálcio de 70 a 80%, carbonato de cálcio de 10 a 20%, ácido poliglutâmico <10%, carbonato de sódio <10%, sulfato de alumínio <10% e outros componentes <10%. Entretanto, mediante a caracterização físico-química do PGα21Ca tem-se que o produto comercial, apresenta formulação original de 87% de sulfato de cálcio e 5% de ácido γ- poliglutâmico, entre outros. Segundo o fabricante, na formulação do PGα21Ca encontra-se constituinte inorgânico, com a função de neutralizar cargas negativas e desestabilizar forças de repulsão entre as partículas, atuando como coagulante. Já o constituinte orgânico, como o ácido γ-poliglutâmico, forma ponte entre os coloides, viabilizando a formação de flocos. Através de análise por microscopia eletrônica de varredura, observa-se que as partículas do PGα21Ca têm morfologia irregular e através de mapeamento químico, por EDS, verificaram a presença de Ca, S, Si e Al em sua composição (Figura 1). A ETA da SABESP, localizada próxima à barragem, produz 4,2 mil litros de água por segundo, abastecendo 1,2 milhões de pessoas em Diadema, São Bernardo do Campo e parte de Santo André. O reservatório de Rio Grande é utilizado para usos múltiplos, como recreação, pesca, esportes náuticos e abastecimento público. As características da água bruta de Rio Grande e os resultados de remoção de cor aparente e turbidez remanescente podem ser observados na Figura 2. Os testes preliminares para água de Rio Grande apresentaram pouca diferença na turbidez remanescente, no intervalo de dosagem estudado, variando de 0,26 a 0,37 NTU (de 83 a 75,82% de remoção). A maior porcentagem de remoção de cor aparente obtida foi com a dosagem de 60 mg L-1, com resultado de 55,39%.

Eletromicrografia obtida em microscópio eletrônico de varredura, apresentando morfologia externa do PGα21Ca (aumento de 10000 x)


Remoção de turbidez e cor aparente da água bruta de Rio Grande utilizando-se de coagulante PGα21Ca, para período de chuva (Vs = 1,0 cm min-1)

Conclusões

O PGα21Ca pode ser considerado um coagulante híbrido, que combina sulfato de Al e γ-PGA, por exemplo. Neste caso, a formulação do PGα21Ca ainda não enquadra-se no conceito de sustentabilidade, insipiente para padrão ambiental almejado pela sociedade. Os testes para água de Rio Grande apresentaram pouca diferença na turbidez remanescente, no intervalo de dosagem estudado, variando de 0,26 a 0,37 NTU (de 83 a 75,82% de remoção). A falta de partículas maiores que possibilitem a ocorrência de nucleação, causa a baixa velocidade de sedimentação.

Agradecimentos

CNPq processo n° 400040/2016-6, FAPESP processo n° 2015/02650-8 e IGTPAN.

Referências

APHA - American Public Health Association. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 22 nd ed. Washington: American Water Works Association, Water Environment Federation, 2012.

CAMPOS, V.; FERNANDES, A. R. A. C.; MEDEIROS, T. A. M.; ANDRADE, E. L. Physicochemical characterization and evaluation of PGA bioflocculant in coagulation-flocculation and sedimentation processes. Journal of Environmental Chemical Engineering, v. 4, p. 3753–3760, 2016.

TANIGUCHI, M.; KATO, K.; SHIMAUCHI, A.; PING, X.; NAKAYAMA, H.; FUJITA, K. I.; TANAKA, T.; TARUI, Y.; HIRASAWA, E. Proposals for wastewater treatment by applying flocculating activity of cross-linked poly-γ-glutamic acid. Journal of Bioscience and Bioengineering, v. 99, p. 245-251, 2005c.