JAR TEST - EAMI 54 - Atividade sobre Jar Test PDF

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Atividade sobre Jar Test...

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ - CAMPUS ITABIRA

JAR TEST

EAMI54P - SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ÁGUAS (PRÁTICA) PROF. DR. EDISON APARECIDO LAURINDO

Itabira 2020

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO

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2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo Principal 2.2 Objetivos Específicos

4 4 4

3. CARACTERÍSTICAS DAS ÁGUAS 3.1 Turbidez 3.2 Cor 3.3 pH 3.4 Alcalinidade

5 5 5 5 6

4. MATERIAIS E MÉTODOS 4.1 Materiais 4.1.1 Características básicas do Jar Test 4.1.2 Funções básicas do Jar Test 4.2 Métodos 4.2.1 Procedimento experimental - Primeira fase 4.2.2 Procedimento experimental - Segunda fase

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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1. INTRODUÇÃO A água é um elemento essencial à manutenção vida. Independentemente de quem somos, o que fazemos para a sociedade ou onde vivemos, absolutamente todos dependemos dela para sobreviver. Dessa forma, a água precisa apresentar boas condições para ser utilizada sem causar danos a nossa saúde, existem variados tipos de métodos para verificar se a qualidade da água está dentro dos parâmetros exigidos pela legislação em vigor determinado pela Portaria 2914/2011 do Ministério da Saúde que dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Em um processo de tratamento de água, é necessário a utilização de diversos produtos químicos. A cal é usada no início para auxiliar no processo de coagulação e também ao final do tratamento para corrigir o pH da água e deixá-la com menor corrosividade. O sulfato de alumínio é o coagulante mais utilizado, por conta de sua boa eficiência, baixo custo e fácil manuseio. Contudo apresenta certas desvantagens, seu efeito como coagulante é altamente dependente do pH, e ao final do tratamento pode gerar uma concentração alta de alumínio residual na água, como consequência do pH de floculação usado (KAWAMURA, 1991). O sulfato de alumínio não é biodegradável, podendo causar sérios danos de disposição e tratamento do lodo gerado, além disso pode trazer sérios riscos à saúde humana se estiver presente na água com a concentração acima de 0,2 mg/L (CLAYTON, 1989), países como Japão, Estados Unidos e China vem adotando o uso de polímeros naturais para o tratamento de água em detrimento de produtos químicos tóxicos que são potencialmente nocivos à saúde humana. O método do Teste de Jarros (JAR TEST), é um procedimento usualmente empregado nas Estações de Tratamento de Água, tendo a função de determinar as dosagens ótimas dos coagulantes e alcalinidade a serem empregados na água bruta. O equipamento de Jar Test possui seis jarros independentes para armazenamento das amostras, dessa forma é realizado em laboratório seis ensaios simultâneos de simulação da mesma água bruta, variando somente a dosagem de alcalinidade e de coagulante, podendo ser determinado de forma condizente com a realidade de uma Estação de Tratamento de Água, ressalvando as devidas proporções, determina-se a condição ótima para floculação de uma água bruta, 2

caracterizando-a pelo tempo e agitação necessária, utiliza-se a dosagem ótima dos coagulantes recomendados pela literatura como base, variando a quantidade para mais ou menos em outros jarros, dentro dos parâmetros condizentes. Deve-se verificar qual o tempo e o gradiente de velocidade ótimo para se flocular a água em estudo. Além disso, é preciso verificar se o resultado da floculação obtida fornece uma água que após a decantação apresenta uma considerável redução da turbidez inicial.

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2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo Principal O experimento de Jar Test tem como objetivo principal verificar qual a melhor dosagem de coagulante necessário para reduzir ao máximo o nível de turbidez presente na água bruta. 2.2 Objetivos Específicos ● Reduzir a possibilidade de haver na água, parâmetros que não atendam a legislação em vigor por uma eventual subdosagem de coagulante. ● Reduzir o desperdício de compostos químicos em casos de sobredosagem. ● Otimizar o tempo de mistura e o gradiente de velocidade nas etapas de coagulação e floculação. ● Avaliar a qualidade da água filtrada em parâmetros de cor e turbidez. ● Determinar o melhor pH de coagulação. ● Otimizar o tempo de decantação.

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3. CARACTERÍSTICAS DAS ÁGUAS Existem diversas características físicas e químicas presentes na água, estão listados os aspectos que precisam ser mensuradas para o ensaio de Jar Test. 3.1 Turbidez A turbidez é uma caraterística da água devido à presença de partículas suspensas, provocando a dispersão e a absorção de luz, a aparência indesejável da água apresenta potenciais riscos à saúde. Pode ser causada por diversos materiais: descarga de esgoto doméstico e industrial; partículas de lodo ou argila; presença exacerbada de microrganismos, entre outros. 3.2 Cor A cor geralmente é um indicador da presença de metais, húmus, plâncton, ou outras substâncias dissolvidas na água. A cor verdadeira se refere à determinação de cor em amostras sem turbidez (após filtração ou centrifugação), a cor aparente se refere à determinação de cor em amostras com turbidez (com material coloidal ou em suspensão). 3.3 pH O pH corresponde ao potencial hidrogeniônico de uma solução. Ele é determinado pela concentração de íons de hidrogênio (H+) e serve para medir o grau de acidez, neutralidade ou alcalinidade de determinada solução. 3.4 Alcalinidade A alcalinidade é a capacidade da água em neutralizar ácidos, sua medida é feita através da titulação com ácido padronizado, utilizando indicadores. Se a alcalinidade da água for baixa, a coagulação eficiente poderá acontecer com a utilização de um alcalinizante para ajuste do pH, porém se a alcalinidade e pH forem altos, o sulfato de alumínio não é o mais indicado. 5

4. MATERIAIS E MÉTODOS 4.1 Materiais Para a realização do experimento de forma plena é necessário que tenhamos no laboratório os seguintes materiais: ● Equipamento Jar Test ● Pipetas Graduadas e Volumétricas ● Béckers de 100 ml ● pHmetro, Colorimetro e Turbidímetro ● Sulfato de Alumínio 1% (10 g/L) ou 0,2% (2 g/L) ● Cloreto Férrico ● Solução de Cal 0,1% (1 g/L) Figura 1: Equipamento de Jar Test

Fonte: Ethik Technology 6

4.1.1 Características básicas do Jar Test ● Possui seis jarros para armazenamento independente de água bruta com capacidade 2 litros cada. ● Conjunto de seis paletas giratórias, sendo uma para cada jarro. ● Sistema digital de controle de rotação das paletas agitadoras, com temporizador. ● Tubos para adição do coagulante ● Sistema de coleta de amostras 4.1.2 Funções básicas do Jar Test ● Simular uma estação de tratamento de água ● Realizar o ensaio de produtos químicos ● Otimizar o uso de produtos químicos ● Determinar os tempos ótimos de mistura rápida, de floculação e decantação. Figura 2: pHmetro de bancada

Fonte: Marca Médica

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Figura 3: Colorímetro de bancada

Fonte: DmBrasil Figura 4: Turbidímetro de bancada

Fonte: Lovibond 4.2 Métodos Antes de realizarmos o ensaio no equipamento de Jar Test é preciso, se necessário, acertar a alcalinidade, além de identificar alguns parâmetros na água bruta para fins de comparação ao final do experimento: ● pH ● Cor ● Turbidez ● Alcalinidade ● Condutividade ● Sólidos Dissolvidos Totais 8

Utilizaremos a Tabela 1 para determinar qual a dosagem base de sulfato de alumínio, a depender da variação de turbidez e/ou de cor. Tabela 1: Estimativa do sulfato de alumínio com relação à cor e/ou turbidez Turbidez

Dosagem de sulfato

Cor

Dosagem de sulfato de

(NTU)

de alumínio (mg/L)

(mg Pt/L)

alumínio (mg/L)

10

05 a 17

10

08

15

08 a 20

20

10

20

11 a 22

30

13

40

13 a 25

40

16

60

14 a 28

50

18

80

15 a 30

60

21

100

16 a 32

70

24

150

18 a 37

80

26

200

19 a 42

90

29

300

21 a 51

100

32

400

22 a 62

140

42

500

23 a 70

180

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4.2.1 Procedimento experimental - Primeira fase ● Adicionar 2000 ml de água bruta em cada recipiente do Jar Test ● Acertar os sifões em todos os jarros (coleta de amostra) ● Para o pH da água bruta na faixa de 5,0 a 8,0 não fazer alteração do pH. ● Adicionar em um jarro a concentração encontrada na literatura, e variar a quantidade para mais ou para menos nos outros jarros, dentro de parâmetros

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condizentes. Exemplo: Se a concentração média obtida pela literatura for de 30 mg/L. Adiciona-se aos jarros 1; 2; 3; 4; 5 e 6 as respectivas quantidades de 15; 20; 25; 30; 35 e 40 mg/L de sulfato de alumínio. ● As soluções diversas de sulfato de alumínio devem ser colocadas em seus respectivos jarros de forma simultânea. ● Começar o processo de mistura rápida por 2 minutos a 100 rpm. Após o término iniciar a mistura lenta por 20 minutos a 50 rpm. Por fim 20 minutos de decantação. ● Coletar as amostras e filtrar em papel tipo Whatman® grade 40. Após a filtração determinar os valores dos parâmetros cor e turbidez. ● Verificar a diferença entre os resultados iniciais da água bruta e após o ensaio de Jar Test, selecionando qual concentração de sulfato de alumínio resultou em um um melhor tratamento da água, baseado na melhor eficiência de remoção de turbidez e cor. 4.2.2 Procedimento experimental - Segunda fase ● Descartar o restante da água bruta de todos os jarros. ● Com outra amostra da água bruta realizar novamente todos os testes de parâmetros iniciais. ● Variar o pH de cada jarro, um pouco abaixo e um pouco acima do pH natural encontrado na água bruta. Se o pH da água bruta for 7,0. Coloca-se a água bruta nos jarros 1;2;3;4;5 e 6 com o respectivo pH de 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0. ● Adicionar a concentração de sulfato de alumínio ótima encontrada na primeira fase em todos os jarros, todos os jarros possuirão a mesma quantidade de 𝐴𝑙2(𝑆𝑂4)3. ● Realizar a mistura rápida; mistura lenta; decantação e filtração como na primeira fase. ● Determinar os valores dos parâmetros cor e turbidez. ● Verificar qual foi o pH de melhor coagulação/floculação, baseando-se no modelo que obteve a melhor eficiência de tratamento.

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BAUMGARTNER, Júlia, et al. Jar Test. Química Tecnológica - Centro de Engenharia da Mobilidade, 2013. Universidade Federal de Santa Catarina – Campus Joinville. BRASIL. Ministério da Saúde. Portaria nº 2914, de 12 de dezembro de 2011. Dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Diário Oficial da União, Brasília, dez. 2011. CLAYTON, Bárbara. Report of the lowermoor incident advisory group. J. Ind. Med. DoE, London, v. 40, n. 3, p.301 - 304, 1989. KAWAMURA, Susumu. Effectiveness of Natural Polyelectrolytes in Water Treatment. Journal Awwa. Japan, v. 79, n. 6, p.88, oct. 1991. KNEVITZ, Luciano. Avaliação da eficiência de remoção de turbidez de um sistema de clarificação. Trabalho de Diplomação em Engenharia Química. Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. MORAES, Peterson, et al. Apostila de Atividades Experimentais. Química Sanitária e Laboratório de Saneamento I, 2012. Universidade Estadual de Campinas Faculdade de Tecnologia.

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