Diminuição da concentração de alumínio dissolvido nas ETAP através da utilização de CO2

Nas estações de tratamento de água potável (ETAP), um dos processos físico-químicos de tratamento de água necessários para a sua clarificação é a coagulação/floculação com sais de alumínio. Em determinadas águas, este processo pode provocar uma concentração de alumínio residual que ultrapassa os 0,2 mg/l, o valor limite estabelecido pelo Real Decreto 140/2003 e respetiva emenda, o Real Decreto 314/2016.

O alumínio presente e/ou transportado para uma estação de tratamento de água encontra-se no estado particulado e/ou dissolvido na água. Por ser insolúvel, o particulado elimina-se facilmente no processo de decantação e é o que provém da água bruta. O alumínio dissolvido, dificilmente decantável, é o alumínio trazido pelos coagulantes e existe em maior proporção, ou seja, praticamente todo o alumínio residual que se encontra na água tratada é o alumínio adicionado durante o tratamento.

Para resolver esta problemática e manter as concentrações de alumínio abaixo destes valores, ficou demonstrado que a melhor opção é controlar o pH alvo da coagulação através de CO₂ (dióxido de carbono), uma vez que esta opção aumenta a eficiência do coagulante e do processo e minimiza a dosagem dos sais de alumínio, o que se traduz numa redução significativa da concentração de alumínio dissolvido.

DOSAGEM E FUNÇÃO DOS POLICLORETOS/SULFATOS DE ALUMÍNIO

Os compostos do alumínio (policloretos e sulfatos), utilizados em processos de tratamento de água como coagulante e responsáveis pela clarificação da água, devem ser utilizados num intervalo de pH que oscila entre 6,5 e 7,5 (Gráfico 1), procurando a solubilidade mínima do hidróxido metálico precipitado, ou seja, se o pH estiver nesse intervalo, o alumínio é menos solúvel e, portanto, esse é o seu intervalo de trabalho, de coagulação, ideal. A partir deste intervalo, quanto maior for o pH, mais o policloreto de alumínio utilizado diminui a riqueza de AL2O3, aumentando, portanto, a dose e reduzindo a eficiência.

Existem vários casos em que a água de captação tem um pH superior ao intervalo ideal de coagulação mencionado, logo, para conseguir alcançar a máxima eficiência e evitar a formação de alumínio dissolvido, é necessário diminuir o pH.

Gráfico 1. Compostos de alumínio presentes em função do pH e dose de coagulante com pH ideal face à turbidez da água

Tal como mencionado anteriormente, uma vez que é evidente que o alumínio residual da água tratada provém na sua maior parte do alumínio dissolvido (que, por sua vez, resulta do processo de coagulação) e para evitar a sua formação, é necessário diminuir o pH da água de entrada. Para atingir este objetivo, as ETAP recorreram a diferentes formas de trabalhar:

Dosear menos coagulante, menos compostos de alumínio, obtendo-se logicamente uma água turva e mantendo o excesso de alumínio, uma vez que este não floculava corretamente (Gráfico 2, fora do intervalo ideal do pH de trabalho).

Gráfico 2. Valores de concentração de alumínio obtidos segundo o pH

Dosear mais coagulante do que o necessário para que este atue como agente acidificante e não para melhorar a coagulação, obtendo-se igualmente um excesso de alumínio residual acima dos limites.

Modificar o pH antes do intervalo ideal de coagulação (normalmente, 6,5 – 7,5) através de CO₂, que atua rapidamente como agente neutralizante em contacto com a água ao formar ácido carbónico, evitando a formação de alumínio dissolvido e “permitindo” ao coagulante atuar com a máxima eficiência e a mínima dose possível. Além disso, por ser um ácido fraco, é possível controlar o pH com precisão, sem perigo de acidificação nem risco de corrosão no seu manuseamento, sendo de fácil instalação, controlo e utilização.

Acidificar a descarga mediante a utilização de ácidos minerais (HCl, H₂SO₄, etc.). No entanto, devido à sua funcionalidade agressiva (ácido forte), é muito fácil diminuir excessivamente a descarga (abaixo dos 6,5), acidificando a água em excesso, e, entre outras consequências, ultrapassar o Índice de Langelier (conceito de que iremos falar mais detalhadamente em publicações futuras), dando lugar a uma água agressiva e provocando graves consequências na rede de distribuição de água. Além disso, a sua utilização requer instalações mais complexas, de maior investimento do que com CO₂, e aumenta a probabilidade ou o risco de acidentes durante o seu manuseamento (queimaduras por salpicos, derrames, fugas, etc.), aumentando a condutividade da água tratada.

Gráfico 3. Redução do alumínio residual (na sua forma dissolvida) após a dosagem combinada de CO₂ e policloreto de alumínio

Ao trabalhar o coagulante no seu intervalo de trabalho ideal, o processo será mais estável e eficiente, o que implica outras vantagens além da principal, como a otimização do processo de desidratação final dos lodos, pois permite uma melhor formação de flóculos e, por conseguinte, uma melhor desidratação com uma maior percentagem de secura e uma dose inferior de produto químico.

Portanto, diminuir o pH com CO₂ para a redução do alumínio dissolvido é a melhor solução, sendo os benefícios qualitativa e quantitativamente demonstráveis sempre que se disponha das ferramentas e serviços necessários para o ajuste e controlo ideais do processo, o que permite à Nippon Gases minimizar os consumos e otimizar a eficiência.

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