APLICABILIDADE DAS TÉCNICAS DE DETERMINAÇÃO DE ...

Eng. sanit. ambient. 291

HÉLIO RODRIGUES DOS SANTOS

Engenheiro Civil pela UFRN, Mestre e estudante de Doutorado do Departamento de Hidráulica e Saneamentoda Escola de Engenharia de São Carlos – Universidade de São Paulo

GUSTAVO SILVA DO PRADO

Engenheiro Civil pela UNESP, estudante de Doutorado do Departamento de Hidráulica e Saneamentoda Escola de Engenharia de São Carlos – Universidade de São Paulo

CARLOS MAGNO DE SOUSA VIDAL

Biólogo pela UFSCar, Mestre e estudante de Doutorado do Departamento de Hidráulica e Saneamento da Escolade Engenharia de São Carlos – Universidade de São Paulo

RODRIGO BRAGA MORUZZI

Engenheiro Civil pela UFSCar, Mestre e estudante de Doutorado do Departamento de Hidráulica e Saneamentoda Escola de Engenharia de São Carlos – Universidade de São Paulo

JOSÉ ROBERTO CAMPOS

Professor Titular do Departamento de Hidráulica e Saneamento da Escola de Engenharia deSão Carlos – Universidade de São Paulo

Recebido: 06/04/04 Aceito: 22/07/04

RESUMO

O aprimoramento de sistemas de tratamento de água e de esgototem sido limitado pelo pouco conhecimento dos fenômenosocorridos no interior das unidades e pela utilização de“parâmetros” não específicos (DBO, DQO etc.) no monito-ramento e controle de processos e operações. Por outro lado,fenômenos como transferência de massa, adsorção, difusão e re-ações bioquímicas são todos influenciados pela distribuição detamanho de partículas, de modo que o emprego da análise detamanho de partículas pode auxiliar na escolha e no aprimora-mento de tecnologias de tratamento e na adoção de procedi-mentos operacionais apropriados. Neste artigo, são apresentadasas principais técnicas de determinação de tamanho de partículase os potenciais benefícios de sua utilização em pesquisas e noaperfeiçoamento de projetos e rotinas de operação de sistemas detratamento de água e esgoto sanitário.

PALAVRAS-CHAVE: Tamanho de partículas, distribuição detamanho de partículas, tratamento de água e esgoto.

ABSTRACT

The improvement of water and wastewater treatment systems hasbeen limited by the little knowledge of phenomena that take placeinside the units and by the use of non-specific parameters (e.g. BOD,COD etc.) in monitoring and controlling of treatment processes andoperations. On the other hand, phenomena such as mass transfer,adsorption, diffusion and biochemical reaction are all influenced byparticle size distribution, in a way that the use of particle sizemeasurement can aid in choosing and improving treatmenttechnology and in adoption of appropriate operational procedures.In this article, the main particle size measurement techniques arepresented, as well as the potential benefits of its use in research and inthe improvement of design and operational routines for water andwastewater treatment systems.

KEYWORDS: Particle size,particle size distribution,water andwastewater treatment.

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APLICABILIDADE DAS TÉCNICAS DE DETERMINAÇÃO DE

TAMANHO DE PARTÍCULAS EM SISTEMAS DE TRATAMENTO DE

ÁGUA E ESGOTO SANITÁRIO

APPLICABILITY OF PARTICLE SIZE MEASUREMENT TECHNIQUES IN WATER

AND WASTEWATER TREATMENT SYSTEMS

INTRODUÇÃO

Durante muitos anos os sistemas detratamento de água e esgoto foram enca-

rados por projetistas e operadores comouma seqüência de “caixas pretas”, nas quaisos mecanismos internos responsáveis pelo tra-tamento eram negligenciados. Os projetos

elaborados com base nessa abordagemeram satisfatórios, mas passíveis de aper-feiçoamento a partir da compreensão dos fe-nômenos ocorridos nas unidades (Ives, 1995).

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De acordo com Tchobanoglous(1995), uma das maiores limitações aoaprimoramento de projetos de estaçõesde água e esgoto é a utilização de“parâmetros” não-específicos (e.g. DBO,DQO, sólidos suspensos (SS), turbidezetc.), nos quais a natureza e o tamanhodos constituintes são desconhecidos. Se-gundo esse autor, para que se tenha ummelhor entendimento acerca dos proces-sos de tratamento, os estudos devem con-templar, além dos “parâmetros” não-es-pecíficos tradicionalmente utilizados, aanálise de tamanho de partículas.

Lawler (1997) afirma que muitosdos contaminantes encontrados em águae esgoto são partículas ou serão transfor-mados em partículas antes de sua remo-ção final. Levine et al. (1985), por suavez, argumentam ainda que os processosde transferência de massa, adsorção e di-fusão e as reações bioquímicas são todosinfluenciados pela distribuição de tama-nho das partículas, de modo que, seja emoperações ou processos de separação sóli-do-líquido, seja na degradação biológicade matéria orgânica, o conhecimento dadistribuição de tamanho de partículaspode contribuir para a escolha e o aper-feiçoamento das tecnologias de tratamentoe para a adoção de procedimentosoperacionais apropriados.

Na Figura 1, são apresentadosexemplos de contaminantes encontradosem água e esgoto sanitário, das principaistecnologias de tratamento e de algumasdas técnicas utilizadas na determinaçãode tamanho de partículas, em suas res-pectivas faixas de tamanho.

Pretende-se neste texto abordar osprincipais métodos de determinação detamanho de partículas e os potenciaisbenefícios do uso dessas técnicas no pro-jeto e operação de sistemas de tratamentode água e esgoto sanitário.

Nos itens a seguir, são apresenta-dos, nesta ordem, os princípios básicosda análise de tamanho de partículas, asprincipais técnicas de determinação e al-guns exemplos de suas aplicações.

PRINCÍPIOS BÁSICOS

O princípio da esferaequivalente

As partículas em suspensão en-contradas em afluentes e efluentes de sis-temas de tratamento de água e de esgotosão estruturas tridimensionais, em suamaioria irregulares, polidispersas (de vá-rios tamanhos) e com diferentes proprie-

Figura 1- Constituintes encontrados em água e esgoto,técnicas de determinação de tamanho de partículas e tecnologias

de tratamento de água e esgoto, por faixas de tamanho

Fonte: Adaptado de Levine et al. (1985).

dades físico-químicas. No entanto, to-dos os métodos disponíveis para deter-minação de seus tamanhos fornecemcomo resposta (em princípio) um úniconúmero, com o qual se pretende repre-sentar o tamanho da partícula.

A esfera é a única forma passível deser representada por um único númeroem todas as direções do espaçotridimensional. Todavia, uma mesma par-tícula pode ser caracterizada por diferen-tes esferas com base em uma de suas di-ferentes propriedades, tais como: maiorou menor dimensão, perímetro da áreaprojetada, área projetada, área superfici-al, volume, velocidade de sedimentação,dentre outras. O princípio da esfera equi-valente consiste em relacionar algumadestas propriedades ao diâmetro de umaesfera (Allen, 1997). Por exemplo, na Fi-gura 2, a esfera de diâmetro igual a39 mm tem o mesmo volume que umapartícula cilíndrica de diâmetro e com-primento iguais a 20 mm e 100 mm,respectivamente.

Assim, ao relacionar diferentes pro-priedades de uma mesma partícula a umdiâmetro de esfera equivalente podem

ser obtidos diferentes diâmetros equiva-lentes (ver Figura 3).

A interferência da forma

Allen (1997) aponta a formacomo uma importante fonte de interfe-rência na determinação de tamanho departículas. Dependendo da propriedadeanalisada, partículas de formas distintaspodem ser representadas por um mesmovalor de diâmetro (mesma esfera equiva-lente) ou por diâmetros diferentes (dife-rentes esferas equivalentes). Por exemplo,um cubo com lado de 1 unidade, umaesfera com diâmetro de 1 unidade e umcilindro com diâmetro de 1 unidade ealtura igual a 3 unidades possuem diâ-metros de peneiramento idênticos(dp = 1 unidade); entretanto, ao se apro-ximar cada uma destas partículas a umaesfera de igual volume, obtêm-se diâme-tros distintos: dv = 1 unidade, para a esfera;dv = 1,24 unidades, para o cubo; edv = 1,65 unidades, para o cilindro.

Os afluentes e efluentes de sistemasde tratamento de água e esgoto carregampartículas dos mais variados tipos, formas

Santos, H. R. et al.

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e tamanhos, como partículas floculentas,minerais, microrganismos etc. (ver Figu-ra 4). Em virtude dessa heterogeneidadede formas, alguns cuidados devem serconsiderados para a escolha do métodomais adequado a cada aplicação.

Escolha da técnica

Cada técnica de determinação dadistribuição de tamanho de partículasrelaciona uma das propriedades destas aum valor de diâmetro (esfera equivalen-te). Como cada técnica fornece resulta-dos distintos, embora corretos, compara-ções entre elas não devem ser realizadasindiscriminadamente.

A escolha do método de determina-ção mais adequado depende de uma sériede fatores, tais como: a natureza da amos-tra (dissolvida ou em suspensão, solubili-dade das partículas, tamanho das partí-culas, etc.), a natureza do processo (ou

seja, qual é o uso do valor de diâmetroobtido), a resolução de cada técnica (pre-cisão do método) e a tradição da utiliza-ção da técnica. A escolha de qual proprie-dade deve ser analisada está mormenteligada à utilidade desta informação. Porexemplo, ao se avaliar o desaguamentode lodo, segundo Lawler et al. (1986) eFeitz et al. (2001), o uso do diâmetro deesfera equivalente de mesma área superfi-cial pode ser o mais adequado. Todavia,em reações bioquímicas, o volume daspartículas pode ser o fator de maior influ-ência. Desse modo, a escolha da técnicade determinação de tamanho de partícu-la deve, sempre que possível, estar atrela-da ao fenômeno que governa o processoou a operação de tratamento investigada.

Em termos práticos, porém, outrosfatores devem ser considerados na esco-lha da técnica, tais como: custo de aquisi-ção, manutenção e operação do equipa-mento; disponibilidade de mão-de-obra

especializada; tempo de resposta; facili-dade de obtenção, tratamento e interpre-tação dos dados, necessidade ou não defracionamento da amostra, dentre outras.

TÉCNICAS DEDETERMINAÇÃO DETAMANHO DEPARTÍCULAS

As técnicas de determinação de ta-manho de partículas podem ser dividi-das em dois grupos: com e semfracionamento da amostra. Nas técnicascom fracionamento, as partículas são re-movidas da amostra por faixas (frações)de tamanho, de modo que a distribuiçãode tamanho de partículas é obtida depoisde sucessivas etapas de separação. Emconseqüência, as diferentes faixas de ta-manho podem ser analisadas individual-mente. Nas técnicas sem fracionamento,por sua vez, não é aplicado nenhum me-canismo de separação, conseqüentemen-te as frações de tamanho presentes naamostra são determinadas por uma únicamedição.

Na Tabela 1, são apresentadas asprincipais técnicas de determinação detamanho de partículas, sua descrição, aesfera equivalente associada e as princi-pais vantagens e desvantagens de sua uti-lização.

DISTRIBUIÇÃO DETAMANHO DEPARTÍCULAS:APLICAÇÕES

Tratamento físico-químicode água e esgoto sanitário

A eficiência das unidades de trata-mento físico-químico está mormente li-gada às características do materialparticulado que se pretende remover (ta-manho, forma, densidade, carga superfi-cial, velocidade de sedimentação eporosidade) e ao processo de separaçãoempregado (Lawler, 1997).

Floculação

A formação dos flocos ocorre nosfloculadores, onde as partículas previa-mente desestabilizadas (na etapa de coa-gulação) recebem agitação controladapara que se aumente a probabilidade deocorrência dos choques. A fenomenologiada floculação baseia-se em dois mecanis-mos complementares: adesão e transpor-te. O primeiro está relacionado às cargas

Figura 2 - Exemplo de utilização do princípio daesfera equivalente: esfera de mesmo volume

Fonte: Rawle (sem data)

Figura 3 - Diferentes diâmetros equivalentes para uma mesma partículaFonte: Rawle (sem data)

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Técnicas de determinação de tamanho de partículas

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Figura 4- Exemplos de formas de partículas e morfologias de microrganismos presentes em água e esgoto

Fonte: Adaptado de Allen (1997) e Palmer (1958)

superficiais das partículas, que devem seralteradas durante a coagulação para queos choques sejam efetivos. O segundomecanismo refere-se à agitação intro-duzida ao meio e pode ser divido emoutros três: movimento Browniano(floculação pericinética), movimento dofluído (floculação ortocinética) e sedimen-tação diferencial.

Conforme destacado por Lawler(1997), as unidades de coagulação efloculação são projetadas para promovermudanças na distribuição de tamanho daspartículas. Sendo assim, a otimização deseus parâmetros operacionais deve ser,preferencialmente, realizada com o obje-tivo de se obter distribuições de tamanhode partícula adequadas às técnicas de se-paração utilizadas a jusante (sedimenta-ção, flotação, filtração etc.).

A primeira tentativa de descrevermatematicamente a cinética de mudançade tamanho de partículas em suspensõesaquosas partiu de Smoluchowski (1917),o qual propôs modelo baseado em seishipóteses simplificadoras: 1) a eficiênciadas colisões é de 100%; 2) escoamentoexperimentado pelo meio líquido é lami-nar; 3) as partículas estão monodispersas;4) não ocorre ruptura dos flocos forma-dos; 5) todas as partículas são esféricas epermanecem assim após as colisões, e6) as colisões ocorrem somente entre duaspartículas.

Quase três décadas depois, Camp& Stein (1943) incorporaram a idéia degradiente médio de velocidade (G), e osefeitos da sedimentação diferencial à equa-ção de Smoluchowski, porém os autoresainda assumiram como válidas as seis hi-póteses básicas levantadas anteriormente.

Em trabalhos mais recentes, tais hi-póteses começaram a ser questionadas emodelos mais elaborados estão sendo pro-

postos (Li & Ganczarczyk, 1989; Han& Lawler, 1992; Lawler 1997; Thomaset al.,1999). Neste sentido, o estudo dadistribuição do tamanho de partículaspoderia suprimir algumas das hipótesesassumidas no passado. O caráter hetero-gêneo do particulado presente no esgotosanitário ou na água bruta pode ser re-presentado por gráficos ou por funçõesde distribuição de tamanho de partícu-las, que ao serem acompanhadas ao longodos floculadores poderiam fornecer sub-sídios para a melhor compreensão dos fe-nômenos envolvidos na floculação(Kobler & Boller, 1997; Lawler 1997;Thomas et al.,1999).

Sedimentação

A sedimentação é uma das mais an-tigas técnicas aplicadas para separação só-lido-líquido, e depende, fundamental-mente, da ação da gravidade sobre os só-lidos em suspensão, a qual está relaciona-da ao tamanho e à massa específica daspartículas de acordo com a lei de Stokes(velocidade terminal de sedimentação).No entanto, o principal parâmetro deprojeto de unidades de sedimentação é ataxa de aplicação superficial (ou fluxo desólidos), que deve ser adotada em funçãoda eficiência de remoção requerida, pormeio de ensaios de sedimentação.

No intuito de se melhorar a roti-na de projeto de decantadores, Becker etal. (1996), ao levantarem os perfis de ve-locidade de sedimentação de despejos desistemas mistos (água pluvial e esgoto sa-nitário) na Inglaterra, analisaram as con-centrações de DQO e fósforo para dife-rentes faixas de velocidades. Os autoresconstataram que 58% da concentraçãode DQO e 73% da concentração de fós-foro total estavam associados às partículas

com velocidade entre 2,4 cm/min a54,0 cm/min. Por conseguinte, o conhe-cimento da distribuição de poluentes(DQO, fósforo, nitrogênio, metais pesa-dos, etc.) pelas diversas faixas de tama-nho de partículas (diferentes velocidadesde sedimentação) poderia auxiliar o pro-jetista na escolha da taxa de aplicação su-perficial mais adequada à remoção dessescontaminantes.

Flotação

A flotação por ar dissolvido (FAD)é um processo de separação sólido-líqui-do que emprega bolhas de gás para dimi-nuir a densidade média das partículas deforma que elas subam à superfície dalamina líquida, onde serão removidas.Nesse processo, a interação entre os flocosadvindos do sistema de floculação (às ve-zes a floculação é desnecessária) e as micro-bolhas geradas pelo processo determina,em grande parte, a eficiência da FAD.Para cada caso em particular, existem con-dições ótimas de formação de flocos e degeração de micro-bolhas que garantem omáximo de desempenho associado aomenor custo.

Algumas das técnicas de determi-nação de tamanho de partículas, além depoderem ser utilizadas para a caracteriza-ção dos contaminantes presentes na águaou no esgoto, também poderiam ser em-pregadas no estudo da distribuição detamanho de micro-bolhas. Cassell et al.(1975) utilizaram a análise de imagempara verificar a influência do pH, do íonalumínio e do etanol no tamanho de bo-lhas e a relação desses parâmetros com aremoção de ácido húmico, na concentra-ção inicial de 50 mg/L e em condiçõesideais de laboratório. O diâmetro médiode bolhas recomendado foi de 50 mm,

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por apresentar maior eficiência de remo-ção para uma determinada vazão derecirculação. Apesar das limitaçõesmetodológicas, o trabalho demonstrouque existe uma relação ótima entre as par-tículas presentes e o diâmetro das bolhasgeradas pelo processo de FAD.

Rodrigues & Rubio (2003) comen-tam que a flotação é governada pelas ca-racterísticas físicas das bolhas e das partí-culas, e propõem um método de deter-minação de tamanho de bolhas por in-termédio da análise e processamento di-gital de imagens, baseado no aprisiona-mento e interrupção de fluxo de bolhasno interior de uma célula. Moruzzi(2004), por sua vez, apresenta uma pro-posta de investigação que visa relacionaras características das partículas formadasna etapa de floculação, a distribuição detamanho de micro-bolhas e as condiçõesde escoamento, com eficiência de trata-mento por FAD. A determinação da dis-tribuição de tamanho de micro-bolhas eflocos produzidos pelo sistema é obtidapela análise e processamento digital daimagem adquirida em unidade especialcom escoamento contínuo.

No campo teórico, muitos modelosmatemáticos buscam interpretar e relaci-onar os parâmetros envolvidos na FAD.Edzwald (1991), Reali (1991) e Fukushi(1995) consideram como parâmetrosfundamentais a distribuição de tamanhosde partículas e de micro-bolhas na zonade reação da unidade de flotação. Maisrecentemente, Han (2002) apresenta ummodelo teórico, no qual o parâmetro decontrole mais significativo é a naturezaeletrostática das bolhas e partículas, con-trolada pela etapa de coagulação. O mes-mo autor ainda conclui que o tamanhoótimo de micro-bolhas depende do ta-manho e da densidade das partículas pre-sentes no afluente da FAD.

Na prática atual, ensaios de labora-tório podem indicar as melhores condi-ções de operação de unidades de FAD.No futuro, o conhecimento das caracte-rísticas do particulado presente em aflu-entes de sistemas de flotação poderá pos-sibilitar uma maior flexibilidadeoperacional, permitindo o controle sobrea quantidade e diâmetro de micro-bolhasfrente às características dos flocos previa-mente formados.

Filtração

A filtração consiste na passagem deum afluente líquido através de um meiofiltrante granular, onde, por intermédio

de mecanismos de transporte e adesão, aspartículas presentes podem ficar retidas.Geralmente ela é utilizada como a últimaetapa do tratamento de água antes dadesinfecção, podendo também ser apli-cada no pós-tratamento de esgoto sanitá-rio. Segundo Kaminski et al. (1997), par-tículas menores que 1 mm são transpor-tadas por difusão até a superfície dos grãosdo meio filtrante, enquanto as demais sãotransportadas pela ação da gravidade. Nãoobstante, a real compreensão do compor-tamento das partículas dentro dos filtroscontinua ainda incompleta, dada a com-plexidade do processo (Lawler, 1997).

Em estações de tratamento de águae de esgoto, os “parâmetros” comumenteusados no monitoramento de sistemas defiltração são: perda de carga nos filtros,tempo de duração das carreiras de filtra-ção, concentração de sólidos suspensostotais (SST) e turbidez do efluente. Con-tudo, de acordo com Kobler & Boller(1997), tanto a concentração de SSTquanto a turbidez são medidas que con-templam, principalmente, partículas mai-ores que 10 mm, vendo que são essas asque mais contribuem para a massa e vo-lume total de sólidos presentes emefluentes. Porém, a maioria das bactériase protozoários encontrados na água e noesgoto sanitário não ultrapassa 0,5 mm e10 mm, respectivamente.

Segundo Kaminski et al. (1997),Kobler & Boller (1997) e Hall & Croll(1997), a maioria dos sistemas de filtra-ção não apresenta remoções satisfatóriasde partículas menores que 10 mm, demodo que seus efluentes podem contergrande quantidade de bactérias eprotozoários, mesmo apresentando bai-xas turbidez e concentração de SST. Sen-do assim, a utilização da distribuição detamanho de partículas na avaliação dodesempenho de filtros, poderia servircomo um parâmetro indicador de riscosanitário.

Hall & Croll (1997) avaliaram odesempenho de alguns filtros rápidos naInglaterra usando a turbidez e a conta-gem de partículas como parâmetros decontrole e oocisto de Cryptosporidiumcomo microrganismo indicador, os quaisforam utilizados por apresentarem tama-nho entre 4 mm a 6 mm e serem resisten-tes à desinfecção, sendo recomendada suaremoção nos filtros. Os autores não ob-servaram qualquer correlação entreturbidez e contagem de partículas, por-quanto efluentes com pequena variaçãode turbidez (0,1 a 0,2 uT) apresentaramgrande variabilidade no número de par-

tículas entre 2 µm a 5 µm (20 a 6000partículas por mililitro).

Segundo Lawler (1997), a necessi-dade de que os sistemas de filtração cap-turem cistos de Giardia e oocistos deCryptosporidium reacendeu o interesse dese melhorar a eficiência de remoção desólidos nos filtros. Para tanto, o estudo dadistribuição de tamanho e de número departículas presentes em afluentes eefluentes de sistemas de filtração apresen-ta-se como uma alternativa complemen-tar às análises de turbidez e de sólidossuspensos para avaliação de risco sanitário.

Tecnologias de membranas filtrantes

Nas tecnologias de filtração emmembranas a vazão afluente é separadaem dois fluxos distintos, denominadospermeado e concentrado. Permeado é aparcela que passa através da membrana,enquanto o concentrado é a parcela quefica enriquecida com solutos ou sólidossuspensos retidos pela membrana. Segun-do Schneider & Tsutiya (2001), nestesprocessos o soluto (água) é forçado a atra-vessar uma membrana semipermeável pelaaplicação de uma força motriz (que podeser, por exemplo, uma diferença de pres-são). As tecnologias de membranasfiltrantes são aplicadas tanto no pós-tra-tamento de esgoto sanitário como no tra-tamento de água para abastecimento.

Dentre as variáveis envolvidas naoperação de sistemas de membrana, acolmatação interfere em diversos aspec-tos relativos ao desempenho do sistema,como permeabilidade e vida útil dasmembranas, qualidade do permeado etc.A colmatação se deve, dentre outros fato-res, à relação entre a distribuição de tama-nho de partículas e o diâmetro de porodas membranas, de modo que a análisedas partículas presentes no concentradoe no permeado possibilita, por exemplo,a identificação das frações de tamanho departículas que ficam retidas nos interstíciose na superfície das membranas. Partículascom tamanho inferior ao diâmetro nomi-nal da membrana têm maior probabili-dade de penetrar nos poros, podendo seradsorvidas e retidas nas paredes internas,o que resultaria na diminuição do fluxode solvente. Desse modo, para que se re-duzam os problemas de obstrução, geral-mente é recomendável o uso de membra-nas com tamanho médio de poros menorque a faixa de tamanho predominantedas partículas.


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Tratamento biológico deesgoto sanitário

A “tratabilidade” do esgoto sanitá-rio em sistemas biológicos depende, den-tre outros fatores, da distribuição de ta-manho das partículas, a qual é modifica-da ao longo das etapas de tratamento,devido principalmente à síntese de novascélulas, floculação, quebra enzimática demacromoléculas e oxidação bioquímica.Assim, o conhecimento da distribuiçãode tamanho das partículas e o estudo dastransformações nelas ocorridas durante otratamento possibilitam o delineamentodos mecanismos de remoção de matériaorgânica e, em conseqüência, o aperfeiço-amento das tecnologias de tratamentobiológico (Levine et al., 1985).

Um dos primeiros trabalhos dedi-cados ao estudo da biodegradabilidadeem diferentes frações do esgoto foi reali-zado por Balmat (1957). Esse autor me-diu a taxa de consumo de oxigênio (DBO)em esgoto sanitário para quatro fraçõesdistintas: sedimentável, supracoloidal,coloidal e solúvel. Os sólidos sedimentáveis(>100 µm) foram separados em coneImhoff (tempo de sedimentação: 1 hora).A fração supracoloidal (1 µm a 100 µm)foi separada pela centrifugação dosobrenadante da etapa anterior. Oefluente da centrífuga foi filtrado emmembrana de ultrafiltração para remo-ção de uma nova parcela, consideradaequivalente aos sólidos coloidais (0,08 µma 1,00 µm). O filtrado foi consideradocomo sendo os sólidos solúveis.

Balmat (1957) concluiu que a ve-locidade de degradação aumentou com adiminuição do tamanho das partículas.Assim, as frações cujas partículas erammenores que 1 µm foram facilmente de-gradadas, enquanto as fraçõessupracoloidal e sedimentável apresenta-ram menor biodegradabilidade. Segun-do o autor, a biodegradabilidade da par-cela solúvel foi 3,2 vezes maior que a dafração supracoloidal e 1,5 vez maior quea da fração coloidal.

Levine et al. (1985) também inves-tigaram a relação entre cinética de degra-dação do esgoto e distribuição de tama-nho de partículas em sistemas de trata-mento biológico, pelo fracionamento dasamostras por filtrações sucessivas emmembrana. Os resultados obtidos indi-caram que partículas menores que 1 µmpoderiam ser degradadas muito mais ra-pidamente que aquelas maiores que1µm, corroborando os resultados deBalmat (1957).

Em trabalho posterior, Levine et al.(1991) constataram que a filtração deefluentes primários antes de reatores bio-lógicos resultava em maiores taxas de de-gradação, graças à redução no tamanhodas partículas no afluente desses reatores.Novamente, os resultados obtidos reafir-maram as conclusões de Balmat (1957) eLevine et al. (1985).

Além do uso no estudo da cinéticade biodegradação das frações do esgoto, aanálise da distribuição de tamanho departículas possibilita um conhecimentomais detalhado de sua composição, auxi-liando assim na concepção dos sistemasde tratamento. Além disso, pode forne-cer informações sobre os fenômenos ocor-ridos nos reatores biológicos, por exem-plo, pela simples comparação entre as com-posições do afluente e do efluente dasunidades de tratamento. Na Tabela 2, sãoapresentadas as concentrações médias desólidos totais e voláteis nas fraçõessedimentável, supracoloidal, coloidal esolúvel de amostras de esgoto sanitário eefluente secundário, de acordo com al-guns autores. Nessa Tabela, os dados apre-sentados por Jordão & Pessoa (1995) eSperling (1996) contemplam apenasduas frações genéricas (filtrável e não-filtrável em membrana de 1,2 µm), cor-respondentes aos sólidos “dissolvidos” e“suspensos”, de acordo com a nomencla-tura adotada pelo Standard Methods forthe Examination of Water and Wastewater(1998).

Como se verifica na Tabela 2, as con-centrações de sólidos totais e voláteis noesgoto sanitário são bastante variáveis,mantendo-se, entretanto, certa propor-cionalidade entre os sólidos voláteis e to-tais nas frações consideradas. Por exemplo,em geral a parcela solúvel é composta emsua maior porcentagem por materialinorgânico, enquanto que o materialparticulado é volátil em sua maioria.

Rickert & Hunter (1971) avalia-ram a influência do tamanho das partí-culas em sistemas de lodo ativado por meioda análise da composição das frações deamostras de esgoto sanitário e do efluentedo sistema de tratamento. O método defracionamento das amostras foi o mesmoutilizado por Balmat (1957), exceto pelouso de uma supercentrífuga com turbina(50.000 rpm) para remoção da parcelacoloidal (1,00 µm a 0,05 µm). Osobrenadante da supercentrífuga comturbina foi considerado dissolvido.

Conforme se observa na Tabela 2,Rickert & Hunter (1971) constataramque a proporção entre sólidos voláteis e

sólidos totais foi baixa na parcela dissolvi-da e alta nas frações particuladas, tantono afluente quanto no efluente. Ou seja,as frações particuladas do esgoto bruto edo efluente eram predominantementeorgânicas, enquanto a fração dissolvidacontinha principalmente materialinorgânico. Por essa razão, o sistema delodo ativado foi “consideravelmente maiseficiente na remoção de materialparticulado do que da parcela solúvel”.

Munch et al. (1980) analisaram acomposição do esgoto sanitário afluentee do efluente de uma estação de lodo ati-vado em escala plena (140.000 hab.)utilizando fracionamento em diferentesmembranas. De modo semelhante ao ve-rificado por Rickert & Hunter (1971), amaior parte dos sólidos totais no afluenteera solúvel, sendo que cerca de metadeera volátil; enquanto nas fraçõessupracoloidal, coloidal e sedimentável ossólidos eram predominantemente volá-teis. No efluente do sistema de lodo ati-vado praticamente todos os sólidos eramsolúveis, sendo que apenas 22% era volá-til, de modo que houve maior remoçãode material particulado do que de solúvel(Munch et al., 1980).

Apesar dos resultados obtidos porRickert & Hunter (1971) e Munch et al.(1980), nos quais os efluentes dos reato-res apresentavam concentração de mate-rial dissolvido relativamente elevada, nãoparece coerente supor que as fraçõesparticuladas sejam melhor degradadas emreatores biológicos que a fração solúvel.Ao contrário, é de se esperar que a veloci-dade de degradação de material dissolvi-do em esgoto sanitário seja maior que a dematerial particulado, conforme concluí-ram Balmat (1957), Levine et al. (1985)e Levine et al. (1991). Essa aparente con-tradição pode se dever à solubilização dasfrações particuladas durante a oxidaçãobioquímica da matéria orgânica nos rea-tores biológicos, de modo que, enquantoo material particulado é retido pela sedi-mentação dos flocos biológicos, o materi-al solúvel “produzido” no reator é libera-do no efluente.

Em um dos poucos estudos dedica-dos à influência do tamanho das partícu-las na digestão anaeróbia de esgoto,Elmitwalli et al. (2001) investigaram adegradabilidade e o efeito da digestãoanaeróbia sobre a distribuição de tama-nho de partículas de esgoto sanitário bru-to, esgoto sanitário filtrado e “águas ne-gras” em experimentos em escala de ban-cada. As amostras foram fracionadas nasseguintes parcelas: suspensa (obtida por

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filtração em papel de filtro com aberturade 4,4 µm), coloidal (fração que passoupelo papel de filtro e ficou retida em mem-brana de 0,45 µm) e solúvel (filtrado damembrana de 0,45 µm).

A biodegradabilidade a 30ºC daságuas negras, do esgoto bruto e do esgotofiltrado (4,4 µm) foi aproximadamente amesma (71 a 74%), enquanto na fraçãofiltrada em membrana (0,45 µm) foi relativa-mente baixa (62%). (Elmitwalli et al., 2001)

Segundo Elmitwalli et al. (2001), aDQO da parcela coloidal geralmente re-presenta de 60 a 80% da DQO efluentede reatores anaeróbios. Entretanto, emensaios de longa duração (até 135 dias),verificou-se que a degradabilidade dessaparcela foi elevada, o que, segundo osautores, indica que a baixa remoção departículas coloidais geralmente observadaem reatores anaeróbios de alta taxa se deve àbaixa remoção física e não à baixabiodegradabilidade (Elmitwalli et al., 2001).

Em reatores anaeróbios, as parcelassolúvel e coloidal, em tese, permanecemdentro dos reatores apenas pelo tempoequivalente ao tempo de detenção hi-dráulica (TDH). A parcela supracoloidalpode eventualmente ser capturada pelamanta de lodo ou por adsorção a flocosbiológicos, permanecendo no reator porperíodos maiores que TDH. A fraçãosedimentável, por sua vez, pode ficar retidano reator por períodos equivalentes aotempo de retenção celular, resultando emmaior tempo para sua degradação.

Em resumo, verifica-se que abiodegradabilidade em reatores aeróbiosé maior quanto menor for o tamanho daspartículas, de modo que, em geral, as par-celas solúvel e coloidal são degradadas amaiores taxas que as frações supracoloidale sedimentável (Balmat, 1957; Levine etal., 1985 e Levine et al., 1991). Em rea-tores anaeróbios, ao contrário, as parcelassedimentável e supracoloidal são melhorremovidas em virtude de sua retençãonos reatores por maiores períodos (TRC).

Levine et al. (1991) defendem que,para que se obtenha melhor desempe-nho das unidades de tratamento de es-goto, é importante a inclusão de etapasanteriores que possam selecionar uma fai-xa de tamanho de partículas que ofereçavantagem à cinética do processo biológi-co de tratamento (papel “parcialmente”cumprido pelo decantador primário). Al-gumas medidas sugeridas pelos autoressão: uso de coagulante químico, quebrade partículas por bombeamento, desin-tegração por ultra-som, filtração doefluente primário etc. A adoção de taismedidas, entretanto, implicaria em cus-tos adicionais com, por exemplo, ener-gia, equipamentos, produtos químicos,manejo de lodo etc.

Novas concepções de estações detratamento de esgoto implantadas noBrasil sugerem o uso de reatoresanaeróbios à montante de reatoresaeróbios, obtendo-se assim a remoção(degradação e digestão parcial) das partí-

culas sedimentáveis (e parte das demaisparcelas) no reator anaeróbio, de modo afavorecer a cinética de degradação da ma-téria orgânica residual na unidade subse-qüente (aeróbia) pela redução do tama-nho das partículas. Além disso, essa con-cepção oferece vantagens adicionais, comobaixo consumo de energia, menor pro-dução de lodo (já estabilizado) e menorescustos de implantação e operação.

CONSIDERAÇÕES FINAISE RECOMENDAÇÕES

Neste texto foram apresentadas asprincipais técnicas de determinação detamanho de partículas e descritas algu-mas de suas possibilidades de aplicaçãoem sistemas de tratamento de água e es-goto. Nesse sentido, verificou-se que aanalise de distribuição de tamanho departículas pode ser útil na compreensãodos fenômenos que ocorrem em pratica-mente todas as etapas do tratamento, pos-sibilitando o aperfeiçoamento dastecnologias, a definição de procedimen-tos operacionais mais eficientes, o aprimo-ramento dos modelos matemáticos e, con-seqüentemente, a concepção de fluxogra-mas de estações de tratamento de água eesgoto mais coerentes.

Embora os estudos sobre determi-nação de tamanho de partícula em água eesgoto remontem à década de 1950, ain-da não existem dados históricos de tama-nho de partículas. Isso se deve principal-mente à falta de correlação entre resulta-dos de diferentes técnicas e à falta de pa-dronização no modo de apresentação dosresultados. Entretanto, mesmo com aadoção de padrões de análise, a compara-ção entre resultados de diferentes técnicasserá sempre limitada pelos fundamentosdos métodos de medida, de modo que osresultados de tamanho de partículas de-vem sempre ser acompanhados de expla-nação clara de como foram obtidos.

Apesar de existirem métodos de de-terminação de tamanho de partículas pro-postos pelo Standard Methods for theExamination of Water and Wastewaterdesde sua 18ª edição, estes consideramapenas dispositivos eletrônicos de medi-da (sensor de zona elétrica, bloqueio deluz e espalhamento de luz), equipamen-tos esses de custo ainda inacessível à mai-oria dos laboratórios de pesquisa e das com-panhias de saneamento brasileiras. Entre-tanto, a depender do resultado que sedeseja, podem ser utilizados outros méto-dos mais simples e de menor custo, envol-vendo procedimentos como filtração, con-

Tabela 2 - Distribuição de sólidos no esgoto sanitário e em efluentes de reatores biológicos

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Vol. 9 - Nº 4 - out/dez 2004, 291-300


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AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem à FAPESP(processos: 00/07932-6; 00/15017-6 e00/14849-8) e a CAPES (programaCAPES/PROAP 8/2000) pelo apoio fi-nanceiro. Os autores também agradecemtambém as duas agências de fomentopelas bolsas de Doutorado concedidas.

REFERÊNCIAS

ALLEN, T. Particle size measurement. 5.ed.,London, Chapman & Hall, (Powder samplingand particle size measurement, v.1) 1997.

BALMAT, J. L. Biochemical oxidation of variousparticulate fractions of sewage. Sew. Ind. Waste,v. 29, n. 7, p. 757-761, 1957.

BECKER, F. A.; HEDGES, P. D.; SMISSION,R. P. M. The distribution of chemicalconstituents within the sewage settling velocitygrading curve. Wat. Sci. Tech., v. 33, n. 9, p.143-146, 1996.

CASSEL, E. A.; KAUFMAN, K. M.; MATIJEVIC,E. The effects of bubble size on microfiltration. Wat.Res., v.9, p.1017-1024, Pergamon Press, 1975.

CAMP, T. R.; STEIN, P. C. Velocity gradientand internal work in fluid motion. J. BostonSoc. Civ. Eng., v. 30, p. 219-237, 1943.

EDZWALD, J. K.; MALLEY, J. P. Concepts ofdissolved-air flotation treatment of drinkingwaters. Journal Water SRT-Aqua, v. 40, n. 1,p. 7-17, 1991.

ELMITWALLI, T.A., et al. Biodegradability andchange of physical characteristics of particles duringanaerobic digestion of domestic sewage. Wat. Res.,v. 35, n. 5, p. 1311-1317, 2001.

FEITZ, A. J.; GUAN, J.; WAITE, T. D. Sizeand structure effects on centrifugal dewateringof digested sewage sludge. Wat. Sci. Tech., v.44, n. 2, p. 427-435, 2001.

FUKUSHI, K.; TAMBO, N.; MATSUI, Y. A.Kinetic Model for Dissolved Air Flotation in waterand Wastewater Treatment. Wat. Sci. Tech., v.31, n. 3-4, p. 37-47, 1995.

GINESTET, P.; MAISONNIER, A.;SPÉRANDIO, M. Wastewaster CODcharacterization: biodegradability of physical-chemical fractions. Wat. Sci. Tech., v. 45, n. 6,p. 89-97. 2002

HALL, T.; CROLL B. Particle size as tools formanaging Cryptosporidium risk in water treatment.Wat. Sci. Tech., v. 36, n. 4, p. 143-149, 1997.

HAN, M. Y. Modeling of DAF: the effect of particleand bubble. Journal of Water Supply: Researchand Technology. v. 51, n. 1, p. 27-34, 2002.

HAN, M; LAWLER, D. F. The (relative)insignificance of G in flocculation. Journal a ofAWWA. v. 84, p. 79-91, 1992.IVES, J. K. The inside story of water-treatmentprocesses. Journal of Environmental Engineering,ASCE. v. 121, n. 12, p. 846-849, 1995.

forme proposto por Metcalf & Eddy(2003), ou sedimentação e coagulação,como propõem Ginestet et al. (2002).

KAMINSKI, I.; VESCAN, N.; ADIN, A.Particle size distribution and wastewater filterperformance. Wat. Sci. Tech., v. 36, n. 4, p.217-224, 1997.

KOBLER, D.; BOLLER, M. Particle removalin different filtration systems for tertiarywastewater treatment – a comparison. Wat. Sci.Tech., v. 36, n. 04, p. 259-267, 1997.

JORDÃO, E. P.; PESSOA C. A. Tratamento deesgoto doméstico. 3.ed., ABES, Rio de Janeiro, 1995.

LAWLER, D. F; et al. Anaerobic digestion: effectson particle size and dewaterability. J. Wat. Pollut.Control Fed., v. 58, n. 12, 1986.

LAWLER, D. F. Particle size distribution intreatment processes: theory and practice. Wat.Sci. Tech., v. 36, n. 04, p. 15-23, 1997.

LEVINE, A. D.; TCHOBANOGLOUS, G.;ASANO, T. Characterization of the sizedistribution of contaminants in wastewater:treatment and reuse implications. J. Wat. Pollut.Control Fed., v. 57, n. 07, p. 805-816, 1985.

LEVINE, A. D.; TCHOBANOGLOUS, G.;ASANO, T. Size distribution of particulatecontaminants in wastewater and their impact ontreatability. Wat. Res., v. 25, n. 08, p. 911-922, 1991.

LI, D. –H. GANCZARCZYK, J. Fractalgeometry of particle aggregates generated in waterand wastewater treatment processes. Environ.Science and Technology. v. 23, n. 11, 1989.

METCALF & EDDY. Wastewater engineering:treatment and reuse. 4.ed., McGraw-Hill, 1819p., 2003.

MORUZZI, R. B. Estudo e avaliação do desem-penho e comportamento hidrodinâmico de umaunidade de flotação por ar dissolvido de alta taxa.São Carlos. Tese (Doutorado) – Escola de En-genharia de São Carlos, Universidade de SãoPaulo, 2004. (no prelo)

MUNCH, R.; HWANG, C. P.; LACKIE, T.H. Wastewater fractions add to total treatmentpicture. Water and Sewage Works, p. 49-54,Dec., 1980.

PALMER, M. Algae in water supply – a manu-al for water Works operator and others concernedwith algae in relation to water quality. Departmentof Health, Education and Welfare - Robert A.Taft – Sanitary Engineering Center, Cincinnati,USA, 1958.

RICKERT, D. A.; HUNTER, J. V. Generalnature of soluble and. Particulate organism insewage and secondary effluents. Water Research,v. 5, n. 7, p. 421-436, 1971.

RAWLE, A.Basic principles of particle size analysis.http://www.malvern.co.uk/malvern/kbase.nsf/0/5E3F5A148D336B0480256BF2006E2195/$file/Basic_principles_of_particle_size_analysis_MRK034-low_res.pdf. (sem data). (Acesso: 5 Jan. 2004).

REALI, M. A. P. Proposição de um modelo teóricopara o processo de flotação por ar dissolvido. In:XXIV CONGRESO INTERAMERICANO DEINGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTAL.AIDIS-94. Buenos Aires. Argentina, 1991.

RODRIGUES, R. T.; RUBIO, J. New basismeasuring the size distribution of bubbles.Minerals Engineering, v. 16, p. 757-765,2003.

SCHNEIDER, R. P.; TSUTIYA, M. T. Mem-branas filtrantes para o tratamento de água, es-goto e água de reuso.1.ed., São Paulo: AssociaçãoBrasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental,234p., 2001.

SMOLUCHOWSKI, M. Versuch einermathematischen theorie der koaulationskinetikkolloider lösungen. Z. Phys. Chem., v. 92, p.129-168, 1917.

SPERLING, M. V. Introdução à qualidade daságuas e ao tratamento de esgotos. 2.ed., BeloHorizonte: Departamento de Engenharia Sani-tária e Ambiental; UFMG. 1996

STANDARD Methods for the Examination ofWater and Wastewater. 20.ed., Ed AmericanPublic Health Association/ American WaterWorks Association/ Water Environmentfederation, Washington DC, USA, 1998.

TCHOBANOGLOUS, G. Particle sizecharacterization: the next frontier. Journal ofEnvironmental Engineering, ASCE. v. 121, n.12, p. 844-845, 1995.

THOMAS, D. N.; JUDD, S. J.;FAWCETT,N. Flocculation modeling: a review. Wat. Res.,v. 33, n. 07, p. 1579-1592, 1999.

Endereço para correspondência:

Gustavo Silva do PradoDep. de Hidráulica e SaneamentoEscola de Engenharia de SãoCarlosAv. Trabalhador Sãocarlense, 40013566-590 - São Carlos - SP - BrasilTel.: (16)9712-2772Fax: (16) 273-9550E-mail:[email protected]

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