Desenvolvimento e aplicação de sistema de monitoramento contínuo de tamanho de flocos visando otimização da coagulação/floculação e filtração

• Processo: 11/22591-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2012
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2014
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Acordo de Cooperação: SABESP
• Pesquisador responsável: Marcelo de Julio
• Beneficiário: Jorge Luis Rodrigues Pantoja Filho
• Instituição Sede: Divisão de Engenharia Civil (IEI). Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Ministério da Defesa (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
• Empresa: Ministério da Defesa (Brasil). Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Divisão de Engenharia Civil (IEI)
• Vinculado ao auxílio: 10/50694-0 - Desenvolvimento e aplicação de sistema de monitoramento contínuo de tamanho de flocos visando otimização da coagulação/floculação e filtração, AP.PITE
• Assunto(s): Automação Coagulação Filtração Floculação Tratamento de água
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Automação | Coagulação | desenvolvimento de equipamento | Filtração | Floculação | Otimização de processo | validação | Engenharia Sanitária

Resumo

O presente trabalho versa desenvolver, validar e aplicar um equipamento de monitoramento contínuo (on-line) da floculação. O equipamento será desenvolvido visando investigar a integridade dos flocos quando estes são submetidos a forças de cisalhamento, típicas daquelas associadas com a passagem de água através de filtros rápidos por gravidade (FRG). O desenvolvimento será feito por meio de parceria entre docentes das seguintes Universidades: Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), University College London (UCL) e a Universidade Estadual Paulista (UNESP). Sua validação será feita por meio de técnica que emprega análise de imagem digital, visando estabelecimento da relação entre o sinal gerado e a distribuição de tamanho de flocos. Sua aplicação será realizada por etapas em sistemas de batelada, piloto e escala real. Assim, este trabalho estudará os fundamentos dos processos de coagulação, floculação e filtração, utilizando equipamento desenvolvido e validado para as especificidades locais. Para tal, a proposta ora apresentada foi dividida em Fases consecutivas, interdependentes e indissociáveis. Na primeira Fase serão realizados ensaios em bancada visando desenvolver, testar, validar e calibrar o equipamento. Esta fase ainda visa estabelecer, por meio de ensaio de jar test modificado, acoplado ao equipamento desenvolvido, o tamanho do floco, sua resistência ao cisalhamento e a capacidade do floco cisalhado (quebrado) de retornar ao seu tamanho original (reversibilidade) para diferentes combinações entre coagulantes metálicos e floculantes poliméricos, sendo esses produtos químicos os mesmos empregados pela SABESP em São José dos Campos (SJC). Na segunda Fase será investigada a aplicação em escala piloto, na qual a suspensão floculada será encaminhada para uma coluna de filtração - descendente - e alguns parâmetros de filtração serão avaliados, tais como perda de carga, penetração da frente de impurezas, turbidez, cor, absorbância e duração da carreira de filtração. Atenção especial será dada ao efeito da taxa de filtração nestes parâmetros, pois isto pode ser relacionado à força de cisalhamento efetiva dentro dos interstícios granulares do meio filtrante. Os resultados desta fase serão interpretados em função das propriedades dos flocos obtidas anteriormente para a mesma combinação de agentes coagulante e floculante. Este trabalho deve promover um considerável avanço de conhecimento na área de filtração. Os ensaios em escala plena (Estação de Tratamento de Água - ETA - de SJC) deverão constituir a segunda Etapa dessa proposta, objeto de solicitação de renovação. Sob o ponto de vista dos processos e operações da ETA, a floculação constitui ponto nevrálgico no tratamento, pois a característica dos flocos formados tem estreita relação com as características da água bruta, dos produtos químicos e da tecnologia empregada. Ademais, as características das partículas floculentas determinam a eficiência dos processos e a conseqüente qualidade da água tratada para abastecimento público. Entretanto, os sistemas de tratamento não possuem equipamento capaz de avaliar a distribuição de tamanho de flocos "on-line", o qual permitiria respostas rápidas. Assim, o resultado dessa pesquisa será o desenvolvimento de um produto e sua aplicação que permitirá um melhor entendimento da relação entre a natureza e a dosagem dos produtos químicos empregados para desestabilizar as partículas contidas na água e as propriedades dos flocos. Será proposto o desenvolvimento de um equipamento e método para otimizar o tipo e a dosagem de coagulante e floculante a ser empregado em função da integridade do floco e, portanto, da performance do filtro. O equipamento e o método irão compor a base para automação de baixo custo de ETAs. (AU)