Cloroidrato de Alumínio:

Uma ferramenta para ajudar a cumprir os padrões mais rigorosos e melhorar as operações

As estações de tratamento de água se esforçam para cumprir padrões mais rigorosos, muitas estão se voltando para o cloroidrato de alumínio (ACH) para melhorar a qualidade da água acabada, controlar os custos e aumentar a eficiência. Este coagulante especializado também pode ajudar a reduzir o uso de sólidos químicos e álcalis enquanto ajuda as operações da planta.

Uma ferramenta para ajudar a cumprir os padrões mais rigorosos e melhorar as operações

As metas de turbidez sob a EPA Partnership for Safe Water são um bom exemplo de mudanças básicas na comunidade da água durante a década de 90. Estas metas requerem menos de 2 NTU de turbidez para a água assentada e menos de 0,1 NTU de cada filtro em todos os momentos. As usinas inicialmente aumentaram a dosagem de alúmen ou ferrico no esforço para atingir esses níveis, mas essa estratégia muitas vezes ficou aquém do esperado e levou a um custo maior, especialmente para a eliminação de lodo e demanda de álcalis. Muitas plantas descobriram então que poderiam obter os resultados necessários a um custo razoável com coagulantes inorgânicos melhorados, como a ACH.

Bridging the gap

ACH combina muitas das melhores características dos coagulantes inorgânicos e orgânicos. Em um sentido muito real, ele faz a ponte entre os polímeros orgânicos e os coagulantes tradicionais à base de metal como o alúmen e os sais de ferro.

Bridging the gap

ACH oferece uma série de características que o distinguem do cloreto de polialumínio (PACl) e do alúmen. É o coagulante à base de alumínio solúvel mais concentrado disponível e tem a maior basicidade. A basicidade descreve a quantidade de hidróxido (ou grupos OH-) associada aos agregados de alumínio. É definido pela equação: basicidade = /(3 x ). Os produtos de elevada basicidade têm uma carga positiva mais elevada e são mais eficientes na coagulação de contaminantes com carga negativa.

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ACH contém entre 23% e 24% de Al2O3, ou mais de 12% de alumínio metálico, e tem uma basicidade de 82% a 85%.

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Por contraste, o alúmen tem 8,3% de Al2O3 em uma base líquida e sem basicidade, enquanto o PACl geralmente tem cerca de 10% de Al2O3 e uma basicidade de cerca de 50%. Como a ACH contém mais metal, sua dosagem freqüentemente é metade da necessária para o CAPl e cerca de um terço da necessária para o alúmen líquido.

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Esta diminuição da dosagem com ACH também se deve às suas características de carga. Parte do metal de alumínio em ACH é mais catiônico (mais positivamente carregado) do que em alúmen ou PACl. O aumento da carga permite que a ACH trabalhe com menores dosagens de metal, diminuindo ainda mais a geração de sólidos químicos e os níveis residuais de alumínio na água acabada.

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ACH também necessita menos alcalinidade (iões OH) na água bruta do que o CAPl ou o alume, devido à sua elevada basicidade, ou seja, tem um alto teor de OH, uma vez que a sua fórmula teórica é Al2(OH)5Cl. Como resultado, a ACH, tal como os polímeros orgânicos, pode ser utilizada tanto em águas de alta como de baixa alcalinidade.

Bridging the gap

Os pontos seguintes ilustram algumas das propriedades e usos da ACH.

Bridging the gap

• ACH forma uma floculação mais forte e mais densa que as floculações mais fofas dos coagulantes tradicionais, inorgânicos. Isto é especialmente importante no inverno, quando a água é mais fria e viscosa. Muitas plantas encontram problemas com o alúmen em momentos como as reações de hidrólise, que são lentas e menos densas e se transportam para os filtros. Uma planta que utiliza alúmen teve graves problemas de precipitação pós-filtração em água fria. Embora a turbidez fosse de 0,22 NTU logo após os filtros, a turbidez na saída da planta, após a água ter passado pelo poço livre, era de 0,46 NTU. O problema foi eliminado com a ACH, que reduziu a turbidez da água filtrada e acabada abaixo de 0,1 NTU.

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• ACH ajuda a tratar águas assentadas em plantas convencionais como auxiliar filtrante, uma aplicação semelhante à das plantas de filtração direta. O uso de ACH também pode beneficiar as plantas utilizando adjuvantes filtrantes de polímeros orgânicos. Problemas com polímeros orgânicos surgem porque eles não penetram profundamente no leito do filtro e podem aderir à superfície superior, levando ao entupimento do filtro, ao entupimento da lama e a menores comprimentos de corrida.

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• Quando a eliminação de sólidos químicos é mais cara, as instalações de tratamento podem usar ACH para reduzir os sólidos. Uma planta que usa 75 ppm de sulfato férrico líquido gerou 144 lb. de sólidos químicos/MG. Depois de mudar para ACH, reduziu os sólidos químicos para 73 lbs./MG. Além disso, os sólidos gerados pela ACH desidratados de forma mais eficiente, diminuindo ainda mais os custos de manuseio e descarte.

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• ACH remove partículas eficientemente porque sua densidade de carga catiônica é maior do que a de outros coagulantes inorgânicos. Como um coagulante melhorado, geralmente remove colóides e partículas inferiores a 10m, uma faixa de tamanho que engloba bactérias e parasitas, e é a porção mais problemática da fração fina.

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• ACH tem o menor efeito sobre os níveis de alcalinidade da água tratada de qualquer coagulante inorgânico, por isso diminui ou elimina a depressão do pH e a correspondente necessidade de álcali. A alcalinidade mais elevada também torna a água acabada significativamente menos corrosiva. Uma planta com uma fonte de água com baixa alcalinidade constatou que a ACH aumentou a alcalinidade da água assentada de 30 ppm para 34 ppm, enquanto o alúmen a reduziu para 15 ppm. Outra planta usando 50 ppm de sulfato férrico para clarificação, teve que adicionar 46 ppm de carbonato de sódio para estabilizar a água acabada e tornar improvável que ela promova corrosão. Depois de mudar para ACH para clarificação (na dose de 11 ppm), a dose de carbonato de sódio caiu para 6 ppm.

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• ACH é especialmente hábil em lidar com águas variáveis em que a turbidez, partículas, orgânicos e outros parâmetros mudam rapidamente. Tais águas podem desafiar outros coagulantes à base de metais. Uma planta que enfrenta uma ampla gama de condições de água avaliou sulfato férrico e ACH durante duas grandes excursões comparáveis de turbidez de água bruta. A dosagem de sulfato férrico subiu de 80 ppm para 130 ppm, enquanto que a ACH passou de 37 ppm para 45 ppm. A ACH deu um pouco menos de turbidez de água assentada e cerca de 60% menos turbidez de água filtrada do que o sulfato férrico. A ACH teve um tempo de resposta mais rápido, devido à sua dose menor. A demanda cáustica foi quase 90% menor com ACH do que com sulfato férrico, melhorando as operações e reduzindo os custos. A ACH também cortou a lama química quase pela metade durante o episódio de alta turbidez quando a demanda química era alta.

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• ACH oferece vantagens substanciais para a remoção do fósforo. Como a forma mais concentrada de alumínio, é necessário muito menos ACH em termos de volume para remover o fósforo. Teoricamente, é necessário 0,87 Al metal para remover 1 parte do fósforo. Isto se traduz em 20 ppm de alumínio líquido ou 7,25 ppm de ACH por ppm de fósforo. Uma vez que os coagulantes tratam águas que têm fósforo e sólidos em suspensão, aquele que remove ambos mais efetivamente beneficiará mais a operação geral.

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• ACH pode ser eficaz para a remoção total de carbono orgânico (COT) em muitas plantas. Embora não baixe o pH como outros coagulantes à base de metal, ele adiciona altas quantidades de um metal altamente carregado que pode baixar os níveis de TOC.

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• Como um coagulante com sais de alumínio ou ferro, a ACH dá às plantas a opção de usar um coagulante familiar juntamente com um projetado para melhorar muitos fatores operacionais. Por exemplo, se surgir um problema de turbidez ou se os custos cáusticos forem elevados, os operadores podem cortar significativamente a dosagem tradicional do coagulante adicionando ACH. Uma planta reduziu o alúmen líquido de 40 ppm para 20 ppm adicionando menos de 5 ppm de ACH, o que diminuiu significativamente a taxa de alimentação cáustica e sólidos químicos.

Guia de uso

Alum e ACH reagem para formar um precipitado. Ao alternar entre estes coagulantes, é fundamental a limpeza de tanques, linhas e bombas. Se a ACH for utilizada como co-coagulante com alúmen, a ACH deve ser alimentada através de uma linha diferente para que os dois não se misturem antes da adição. As plantas também devem certificar-se de que as bombas usadas com alúmen possam lidar com os volumes mais baixos envolvidos com a ACH.

Guia de uso

As plantas de água potável devem procurar fabricantes de ACH que garantam a pureza com procedimentos de controle de boa qualidade. A pureza é muitas vezes afetada pelas matérias-primas utilizadas. Por exemplo, a ACH feita de subprodutos industriais pode conter metais pesados ou compostos orgânicos voláteis que podem aparecer na água acabada ou nos sólidos químicos. Quase tão importante quanto a qualidade do produto é a expertise que os fornecedores podem disponibilizar para ajudar a orientar as plantas de água à medida que elas mudam seu programa de coagulante.

Conclusão

ACH oferece uma abordagem altamente eficiente para a coagulação que fornece fortes eficiências operacionais e de custo enquanto produz água de alta qualidade. Oferece muitos benefícios, incluindo menos redução do pH, geração de lodo e remoção de alcalinidade do que outros coagulantes à base de metal.

Conclusão

Como o mais versátil dos coagulantes à base de alumínio, funciona tão bem na água dos Grandes Lagos como na água do Rio Mississippi, águas de baixa ou alta alcalinidade, águas frias e quentes, e águas que têm partículas altas ou que são altamente variáveis. Também pode ser usado um coagulante primário, co-coagulante ou auxiliar de filtragem.

Conclusão

Sobre o Autor: A Dra. Karen Ruehl é gerente de coagulantes melhorados da General Chemical. Ela supervisiona todas as atividades de vendas e marketing da empresa de hidroxicloreto de polialumínio, alúmen/polímero e produtos ácidos/álum, e supervisiona sua equipe de engenheiros de desenvolvimento de mercado.