ÁREA: Ambiental
TÍTULO: INFLUÊNCIA DE PARÂMETROS FÍSICOS NA DOSAGEM DE SULFATO DE ALUMÍNIO PARA A CLARIFICAÇÃO DA ÁGUA E PROPOSIÇÃO DE MODELOS DE ESTIMATIVA
AUTORES: CALIARI, P.C. (CEFETES) ; ARAÚJO, W.F. (CEFETES) ; VIEIRA, D.P. (CEFETES)
RESUMO: Avaliou-se a influência da cor, turbidez e concentração de sólidos suspensos (CSS), na quantificação de sulfato de alumínio necessária para a adequada clarificação da água. Para tanto foram usados 32 dados de cor, turbidez, CSS e dosagem de sulfato de alumínio, obtidos através dos ensaios de laboratórios. Por meio de regressões lineares geraram-se modelos que determinam a dosagem ideal do clarificante a partir das características citadas, além de se verificar qual parâmetro mais influente. O modelo, que relaciona a dosagem com o parâmetro turbidez, mostrou-se bastante promissor nessa determinação. Este resultado é bastante conveniente do ponto de vista operacional, pois a turbidez é um parâmetro de fácil determinação.
PALAVRAS CHAVES: sulfato de alumínio, parâmetros físicos, clarificação
INTRODUÇÃO: O tratamento de água visa fornecer à comunidade, água com qualidade adequada, de modo a promover a saúde da população, conforme estabelecido pela Portaria 518/2004 do Ministério da Saúde.
A determinação de características da água bruta tais como cor, turbidez, CSS, pH, alcalinidade e outros é importante, pois o conhecimento desses parâmetros subsidia tecnicamente os operadores de uma Estação de Tratamento de Água – ETA no processo de clarificação da água, uma das etapas do tratamento. O sulfato de alumínio é um dos principais clarificantes de água em ETA.
Segundo a literatura, a superdosagem dessa substância prejudica a eficiência do tratamento e aumenta os custos para a produção de água tratada. De acordo com Di Bernardo et al. (2002), muitos desses custos poderiam ser reduzidos por meio de estudos de tratabilidade de água bruta.
Os testes de jarros são utilizados com freqüência para se determinar a melhor dosagem de coagulante a ser aplicada no tratamento da água. Trata-se, no entanto, de uma forma que demanda tempo de operação. Alternativamente aos testes de jarros, têm-se buscado otimizar o trabalho dos operadores recorrendo às séries históricas dos testes de jarros e avaliando a tendência do comportamento da dosagem em decorrência da variação de alguns parâmetros da água bruta.
Dessa forma, a obtenção de uma alternativa que indique de maneira direta a dosagem do coagulante através de um parâmetro de fácil determinação torna-se necessária.
Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência da turbidez, da cor e da CSS na água bruta na dosagem de sulfato de alumínio, com proposição de modelo que indique a melhor dosagem a partir dos parâmetros analisados.
MATERIAL E MÉTODOS: Obtenção dos dados de turbidez, cor, CSS e dosagem de sulfato de alumínio
O trabalho foi desenvolvido a partir de 32 amostras de água do Rio Santa Maria da Vitória, coletadas e analisadas na ETA da Companhia Siderúrgica de Tubarão (CST) durante os meses de abril e maio de 2006. As análises de cor e turbidez foram feitas usando-se, respectivamente, um colorímetro da marca DIGIMED modelo DMC3 e um turbidímetro da marca HACH modelo 2100P. A CSS foi determinada segundo o procedimento descrito em APHA (1995). Já a dosagem de sulfato de alumínio necessária para a clarificação da água foi verificada através de testes de jarro.
Geração dos modelos e avaliação das capacidades preditivas.
Os modelos foram gerados através do pacote estatístico Minitab Statistical Software 13.20 a partir de análises de regressão dos dados experimentais, de forma que fosse gerado um modelo que relacionasse a dosagem de sulfato de alumínio com os parâmetros cor, turbidez e CSS da água bruta e outros que relacionassem a dosagem com cada um dos parâmetros analisados.
A capacidade preditiva de cada modelo foi avaliada pela diferença percentual entre o valor indicado pelo teste de jarro e aquele determinado pelo modelo, quando da aplicação dos dados que o geraram. Além das análises das diferenças percentuais também foram avaliados os coeficientes de determinação (R2).
Análise da Sensibilidade Relativa-Sr
Segundo Caliari (2004), a Sr é usada com a finalidade de indicar, dentre as variáveis independentes, a que possui maior influência no parâmetro dependente analisado, tendo sido calculada segundo a equação 1.
Sr= [(Dmín-Dmáx)/Dmín]/[(Pmín-Pmáx)/Pmín
Sendo:
Dmín e Dmáx.= dosagem mínima e máxima referente ao parâmetro analisado
Pmín e Pmáx.= valores mínimo e máximo do parâmetro analisado
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os dados mostraram que a dosagem de Al2(SO4)3 é diretamente influenciada pelos parâmetros, conforme pode ser visto na figura 1.
A análise de regressão dos dados resultou nas equações (eq) que relacionam a dosagem (mg/L) com turbidez, cor e CSS (eq2), com a cor (eq3), com a turbidez (eq4) e com a CSS (eq5).
Eq2:Dosagem= 6,47+0,093.Turbidez+0,0389.Cor+0,0346.CSS(R2=0,911)
Eq3:Dosagem= 5,65+0,0731.Cor(R2=0,858)
Eq4:Dosagem= 4,0977.Turbidez0,3777(R2=0,925)
Eq5:Dosagem= 8,24+0,395.CSS(R2=0,747)
O valor elevado de R2 de eq1 indica, conforme Matos (2006), a viabilidade da modelagem da dosagem de Al2(SO4)3 em função dos parâmetros analisados. Já os valores de R2 de eq3, 4 e 5 apontam que a turbidez da água é o parâmetro que mais influencia a dosagem de Al2(SO4)3.
A verificação da capacidade preditiva mostrou que, dentre os modelos simplificados, o que envolve a dosagem como função da turbidez foi o que gerou erros similares àqueles gerados pela relação entre a dosagem e os demais parâmetros. Tal fato indica ser promissora a aplicação da turbidez da água na determinação da dosagem de Al2(SO4)3 no processo de clarificação da água, conforme pode ser visto na figura 2, que relaciona os erros percentuais entre os valores das dosagens de Al2(SO4)3 preditos por cada um dos modelos e aquelas efetivamente aplicados na clarificação da água.
O estudo da Sr mostrou que a cor da água foi o parâmetro mais influente na dosagem, seguida dos parâmetros turbidez e CSS. Tal situação é explicada pelo fato de a cor aparente poder envolver a presença de sólidos suspensos que, por sua vez, motivam a turbidez, ou seja, a cor aparente é um parâmetro que está intimamente relacionado com a turbidez e a CSS.
Sensibilidade Relativa (Sr) Cor = 0,358; Turbidez = 0,114; CSS = 0,046
CONCLUSÕES: A cor, a turbidez e a CSS mostraram-se parâmetros influentes na determinação da dosagem de Al2(SO4)3, sendo a turbidez o mais influente, seguido da cor e da CSS.
Os modelos gerados apresentaram bons coeficientes de determinação, identificando a possibilidade da modelagem.
Dentre os modelos simplificados, o que envolve a dosagem em função da turbidez foi o que gerou erros mais baixos.
A dosagem de Al2(SO4)3 é mais sensível às variações da cor aparente, apesar de este parâmetro não ser o mais para a quantificação dessa substância.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem à Companhia Siderúrgica de Tubarão (CST), sediada em Vitória/ES, por todo o apoio dispensado na realização deste trabalho.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: American Public Health Association-APHA. Standard methods for the examination of water and wastewater. 19. Ed. Washington, 1995.
Caliari, P.C.; Teixeira, E.C. Relação entre turbidez e concentração de sólidos suspensos em rios: avaliação de fatores que influenciam e proposição de modelos de estimativa. Dissertação de Mestrado. Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental. Universidade Federal do Espírito Santo – UFES. 2004.
Di Bernardo, L., Di Bernardo, A e Centurione Filho, P.L. Ensaios de tratabilidade de água e dos resíduos gerados em estações de tratamento de água. São Carlos: RIMA, 2002.
Matos, M.A. Manual operacional para regressão linear. FEUP, 1995. disponível em <http://paginas.fe.up.pt/~mam/regressao.pdf>. Acessado em 14 de junho de 2008.
