2025 – h2oengenharia

A influência do valor de PH na eficiência da coagulação e floculação

1. Introdução

O processo de tratamento físico-químico de águas e efluentes baseia-se, em grande parte, nos fenômenos de coagulação e floculação. Esses mecanismos são responsáveis pela remoção de sólidos suspensos, turbidez e parte da matéria orgânica dissolvida, preparando o efluente para etapas posteriores de clarificação. Entre os fatores operacionais que mais influenciam sua eficiência, destaca-se o valor de pH.

2. Importância do pH

O pH condiciona a formação de espécies hidrolisadas dos sais metálicos utilizados como coagulantes. Quando ajustado corretamente, promove a desestabilização das partículas coloidais e possibilita a formação de flocos robustos e sedimentáveis. Fora da faixa ideal, ocorre redução da eficiência, além do risco de metais residuais (como alumínio ou ferro) permanecerem dissolvidos na água tratada.

O controle adequado do pH também influencia a etapa de floculação, já que flocos frágeis ou instáveis dificultam a decantação e podem comprometer a eficiência global do sistema. Por isso, esta variável deve ser monitorada continuamente em processos que utilizam sais metálicos.

3. Correção do pH

Em situações de baixa alcalinidade ou pH inadequado, é comum o uso de produtos químicos corretivos, como cal hidratada ou soda cáustica, para elevar o pH até a faixa ideal de coagulação. A cal, em particular, é uma alternativa de menor custo em comparação à soda. No entanto, sua aplicação apresenta como desvantagem o aumento do volume de lodo gerado, já que parte do hidróxido de cálcio se incorpora ao lodo produzido, impactando diretamente no manejo e nos custos de disposição final.

Assim, embora eficaz para a correção de pH, o uso da cal deve ser avaliado em termos de custo-benefício, considerando a capacidade da estação de tratar e desidratar volumes adicionais de lodo.

4. Coagulantes: PAC, Sulfato de Alumínio e Cloreto Férrico

Entre os coagulantes mais utilizados no Brasil, destacam-se o Policloreto de Alumínio (PAC), o Sulfato de Alumínio e o Cloreto Férrico.

O PAC é um coagulante pré-polimerizado, de alta estabilidade e ampla faixa de atuação em termos de pH. Apresenta eficiência mesmo em águas de baixa alcalinidade e gera menor volume de lodo, de fácil adensamento e desidratação. É uma opção robusta para águas com grande variação de qualidade, embora tenha custo ligeiramente superior aos coagulantes tradicionais.

O Sulfato de Alumínio é amplamente utilizado em estações de tratamento de água. Seu custo inicial é menor, porém sua eficiência depende fortemente do pH e da alcalinidade do meio, exigindo correções frequentes com cal ou soda cáustica. Essa dependência eleva o custo operacional e aumenta a produção de lodo. Outro ponto de atenção é o risco de alumínio residual no efluente tratado.

O Cloreto Férrico é especialmente indicado para efluentes industriais e águas com elevadas cargas de poluentes, incluindo fósforo. Atua bem em pH mais ácido, oferecendo alta eficiência e robustez. Contudo, gera lodos mais densos e volumosos, além de conferir coloração amarelada à água tratada, exigindo maior cuidado no desaguamento e disposição final.

5. Conclusão

O pH é um parâmetro determinante para o sucesso dos processos de coagulação e floculação. Sua correta gestão garante a eficiência da clarificação, a estabilidade dos flocos e a qualidade final do efluente tratado. Embora a cal seja uma alternativa viável para elevar o pH, seu uso deve ser avaliado cuidadosamente devido ao impacto no volume de lodo produzido.

A escolha do coagulante mais adequado deve considerar não apenas o desempenho químico, mas também a faixa de pH da água, os custos com produtos auxiliares, o manejo do lodo e os objetivos específicos do tratamento.

6. Tabela Comparativa dos Coagulantes

Remoção de Ferro e Manganês da água

A qualidade da água destinada ao consumo é um fator essencial para a saúde pública e para o bem-estar da população. Entre os diversos contaminantes que podem comprometer essa qualidade, o ferro e o manganês se destacam por sua presença frequente em mananciais subterrâneos e por causarem efeitos indesejáveis como alteração de cor, sabor metálico, formação de depósitos em tubulações e manchas em roupas e utensílios. A fim de assegurar a qualidade da água para consumo, diversos métodos vêm sendo empregados ao longo do tempo, desde tecnologias convencionais até soluções mais modernas. A presença de ferro e manganês na água potável representa um problema comum em diversas regiões, especialmente em áreas abastecidas por águas subterrâneas. Esses elementos, apesar de não serem considerados altamente tóxicos, podem causar sérios transtornos estéticos, como alteração na coloração, gosto metálico, manchas em roupas e louças, além de favorecerem o crescimento de bactérias específicas. Para tratar essas impurezas, uma série de métodos convencionais, porém eficazes, vêm sendo amplamente utilizados, entre eles a oxidação química, a filtração com meios filtrantes e os processos de precipitação e sedimentação.

O processo de oxidação química consiste na aplicação de agentes oxidantes que promovem a transformação do ferro e do manganês solúveis em suas formas insolúveis, que podem ser facilmente removidas. Entre os agentes mais utilizados, destacam-se o cloro, o permanganato de potássio e o ozônio. O cloro é amplamente empregado por ser de fácil acesso e apresentar duplo efeito: atua na desinfecção microbiológica e na oxidação dos metais. O permanganato de potássio, por sua vez, é eficaz principalmente para o manganês, formando precipitados visíveis rapidamente. O ozônio, embora mais caro, é altamente eficiente e ecologicamente vantajoso, pois não gera subprodutos tóxicos. Após a oxidação, os metais transformam-se em partículas sólidas, prontas para serem removidas nos processos seguintes, como decantação ou flotação, por exemplo.

Figura 1 – Remoção de ferro e manganês da água.

Fonte: Snatural, 2025.

Outro método complementar e bastante eficaz para a remoção de ferro e manganês da água é o processo de precipitação seguido de sedimentação. A precipitação é a transformação de substâncias dissolvidas em compostos insolúveis.

Após a oxidação, o ferro reage com a água e forma o precipitado:

Fe3++ 3OH– → Fe(OH)3 – Hidróxido férrico (Fe(OH)₃)

O Manganês reage com a água e forma um precipitado:

2Mn2+ + O2 + 2H2O → 2MnO2 + 4H+ – Dióxido de manganês (MnO₂)

Esses compostos não se dissolvem na água e ficam em forma de partículas suspensas, este é o ponto em que ocorre a precipitação.

Entretanto, a precipitação de ferro e manganês em água é influenciada pelo pH. Para o ferro, um pH entre 6,5 e 8,5 é ideal para oxidação e precipitação. Já para precipitação do manganês, é necessário um pH maior que 8,0.

Como na maioria das vezes o valor de pH da água bruta é menor (< 7,0) do que a faixa para remoção destes compostos (ferro e manganês), se faz necessária a adição de produtos químicos para elevar o pH da água (geralmente, água de poço).

Usualmente são utilizados hidróxido de sódio (NaOH) ou óxido de cálcio (CaO) para ajustes do pH. Na Tabela 1, a seguir, é apresentada uma comparação destes produtos químicos.

Tabela 1 – Produtos químicos utilizados para aumentar o valor de pH da água.

Produto	Eficácia	Custo	Informações adicionais
Hidróxido de cálcio	Alta	Baixo	Forma lodo, ideal para grandes volumes.
Soda cáustica	Muito Alta	Alto	Rápida e eficaz

O controle do pH deve ser feito com monitoramento constante, pois, o aumento desenfreado de pH pode causar precipitação indesejada de outro(s) composto(s) e corrosão ou incrustação nas tubulações.

Figura 2 – Exemplo de processo de precipitação química de ferro e manganês utilizando produto químico.

O Gráfico 1, a seguir, apresenta o valor do pH em função da concentração de ferro e manganês.

Gráfico 1 – Concentrações de Ferro e Manganês na água em função do valor de pH.

Linha laranja – Ferro (Fe)

A concentração inicial do ferro é 5,0 mg/L em pH ácido.
A partir de pH 5,5, o ferro começa a precipitar (forma Fe(OH)₃, que é insolúvel).
Entre pH 5,5 e 7,5, a concentração cai gradualmente.
Em pH > 7,5, o ferro está quase completamente removido (cerca de 1,0 mg/L ou menos).

Este gráfico mostra que o ferro é mais fácil de remover a partir do aumento de pH (precipita em pH relativamente baixo).

Linha azul – Manganês (Mn)

A concentração inicial do manganês é 3,0 mg/L.
A precipitação começa em pH mais alto, por volta de 8,0.
A queda na concentração ocorre de forma mais lenta.
Em pH > 10,0, o manganês atinge concentrações mais baixas (até 0,5 mg/L).

O manganês exige condições mais alcalinas para precipitar.

A etapa de precipitação refere-se justamente à transformação dos íons dissolvidos em partículas sólidas. No entanto, essas partículas ainda estão em suspensão, e então entra a etapa seguinte: a sedimentação.

Durante a sedimentação, a água é conduzida a decantadores onde permanece em repouso controlado por um período suficiente. Nesse intervalo, por ação da gravidade, as partículas mais densas adensam no fundo do tanque, formando uma camada de lodo.

Este lodo, composto por resíduos minerais e outras impurezas agregadas durante o processo, deve ser periodicamente removido do decantador, a fim de manter a eficiência do sistema. A parte superior da água, clarificada, pode então seguir para etapas posteriores, como a filtração, garantindo que qualquer partícula residual seja removida.

Após a etapa de sedimentação, na qual os precipitados de ferro e manganês se acumulam no fundo dos tanques, a água parcialmente clarificada segue para a fase de filtração com meios filtrantes, com o objetivo de remover as partículas residuais que permaneceram em suspensão. Essa etapa é essencial para garantir a completa remoção dos compostos insolúveis.

Entre os meios filtrantes mais comuns utilizados estão a areia, antracito, carvão ativado e zeólitas.

A areia, empregada em filtros lentos ou rápidos, atua como uma barreira física eficiente para a retenção de sólidos ainda presentes na água. O carvão ativado, além de contribuir na remoção de partículas, é eficaz na absorção de substâncias orgânicas, melhorando significativamente o sabor, odor e aparência da água tratada.

Já os filtros com zeólitas podem ser utilizados para remoção de ferro e manganês da água. Trata-se de um produto natural composto por minerais de aluminossilicato hidratados para remoção de contaminantes e impurezas. As zeólitas efetuam um alto desempenho nas remoções destes contaminantes.

Águas provenientes de poços artesianos, cujas concentrações de ferro, manganês e turbidez são baixas, podem ser tratadas somente com um filtro de zeólitas.

Desta forma, a filtração (com zeólita) pode atuar como a única etapa de tratamento, ou como um polimento do processo, complementando a ação da oxidação e/ou da precipitação e sedimentação. Isto vai depender da qualidade da água bruta e da finalidade da água tratada.

Figura 3 – Comparativo entre os principais meios filtrantes para remoção de ferro e manganês.

Característica	Areia	Antracito	Carvão Ativado	Zeólita
Remoção de Ferro e Manganês	Baixa (apenas como suporte)	Baixa (apenas como suporte)	Baixa (não é função principal)	Alta (especialmente zeólita modificada)
Mecanismo Principal	Filtra partículas oxidadas	Filtra partículas oxidadas	Adsorve compostos orgânicos	Troca iônica e adsorção seletiva
Necessidade de oxidação prévia	Sim (para precipitação de ferro/manganês)	Sim	Sim	Pode ser reduzida (dependendo do tipo de zeólita)
Eficiência	Baixa (depende da pré-oxidação)	Baixa	Baixa	Alta
Vida útil	Alta (5–10 anos)	Alta (5–10 anos)	Média (1–3 anos)	Média (2–5 anos)
Regeneração	Não necessária	Não necessária	Possível mas limitada	Possível (com soluções de regeneração salina)
Custo	Baixo	Médio	Alto	Médio a alto
Aplicações Comuns	Pós-oxidação (filtra precipitados)	Pós-oxidação (filtra precipitados)	Polimento de água	Remoção direta de Fe e Mn em ETA e poços artesianos

No Brasil, a legislação vigente estabelece limites máximos de até 0,30 mg/L para ferro e 0,10 mg/L para manganês na água potável, conforme determina a Portaria GM/MS nº 888/2021. Estes limites são fundamentais para evitar possíveis impactos à saúde decorrentes do consumo prolongado desses minerais em concentrações elevadas. Para garantir o cumprimento desses parâmetros, o monitoramento contínuo da qualidade da água é uma etapa indispensável no processo de tratamento.

O monitoramento deve ser realizado de forma sistemática, com o uso de métodos laboratoriais precisos e confiáveis, como a espectrofotometria ou a cromatografia, capazes de detectar variações mínimas nas concentrações de ferro e manganês. A partir destes dados, é possível ajustar rapidamente os processos de tratamento, assegurando que a água distribuída esteja sempre dentro dos padrões exigidos pelos órgãos reguladores.

Reator UASB (Reator Anaeróbico de Fluxo Ascendente)

UASB

O Reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket, Reator Anaeróbico de Fluxo Ascendente) é uma tecnologia de tratamento biológico de esgotos baseada na decomposição ANAERÓBIA da matéria orgânica. De operação bastante simples e econômica, este tipo de tecnologia é muito utilizada no Brasil.

No início, a utilização do UASB era para esgotos com alta concentração de matéria orgânica (DBO ou DQO), como nos casos de despejos industriais específicos. Com o passar dos anos, o uso do UASB foi ganhando espaço no tratamento de esgotos domésticos (baixa concentração de matéria orgânica) e, hoje em dia, é uma das principais tecnologias utilizadas no Brasil.

O processo de tratamento no reator ocorre em três zonas principais: zona de digestão (onde ocorre a decomposição); zona de sedimentação (onde o lodo mais denso é separado do líquido) e o separador trifásico (onde gases, líquidos e sólidos são separados).

Os gases produzidos durante o processo, como o metano, podem ser aproveitados como fonte de energia

A eficiência do tratamento anaeróbio de esgotos domésticos em um UASB é um pouco limitada: a experiência da H2O Engenharia tem indicado remoções de DBO na faixa de 50 a 75%, e de DQO na faixa de 45 a 70%.

As principais vantagens deste tipo de tratamento são: baixo custo estrutural e operacional; baixo OPEX; possibilita geração de energia (biogás); e menor necessidade de espaço.

Para uma boa eficiência do UASB, algumas recomendações devem ser observadas no desenvolvimento de um projeto e/ou durante a operação. Os principais fatores que influenciam na eficiência do reator, são:

Distribuição adequada do esgoto afluente: deve-se manter uma velocidade ascensional no interior do reator entre 0,5 e 0,8 m/h;
TDH: entre 4 e 12 horas;
Monitoramento constante da manta de lodo;
Alcalinidade: para resistir a variação do pH (efeito tampão), devido a produção de ácidos;
Ácidos graxos voláteis (AGV) – deverá ser sempre menor que a alcalinidade;
pH: deve-se situar entre 6,6 e 7,2; e
Temperatura: deve-se situar entre 30 e 40ºC.

Estas são algumas dicas importantes para que você tenha uma boa eficiência no seu reator UASB.

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Figura 1 – Esquema de um reator UASB.