Estudo comparativo da eficiência do uso de coagulantes em substituição ao policloreto de alumínio para o tratamento de água

Abstract

A água é essencial para a existência humana e, para que esteja disponível em qualidade adequada, ela passa por um processo de tratamento. O tratamento da água ocorre em estações de tratamento de água (ETAs) e um dos agentes químicos mais importantes neste processo é o coagulante, como o policloreto de alumínio (PAC), amplamente utilizado nas ETAs. Contudo, apesar de apresentar eficiência na coagulação e floculação, os coagulantes inorgânicos e sintéticos também apresentam muitas desvantagens e malefícios para a saúde humana. Evidencia-se, principalmente, a geração de lodo contaminado por alumínio após o processo de tratamento de água e, em relação a saúde humana, estudos apontam o surgimento de doenças neurodegenerativas como Parkinson e Doença de Alzheimer, devido à exposição humana a este metal, que é transportado pela rede de distribuição de água. Mediante a problemática envolvendo o alumínio presente em coagulantes, pesquisas voltadas para o desenvolvimento de alternativas aos coagulantes à base de alumínio vêm crescendo e ganhando cada vez mais espaço. Diante disto, o presente trabalho tem como objetivo verificar a eficiência do uso de coagulantes orgânicos, como a quitosana e taninos da acácia negra, no tratamento de água para consumo humano e comparar com o coagulante PAC. A eficiência na coagulação foi verificada a partir de ensaios de jartest em três amostras de água bruta distintas, variando os parâmetros de alcalinidade e turbidez. Verificou-se a turbidez, pH e Demanda Química de Oxigênio (DQO) da água bruta e decantada e a fitotoxicidade foi avaliada através do índice de germinação de sementes de rúcula. Os resultados demonstraram eficiência na coagulação, visto que foi observado remoção da turbidez superior a 90% para a quitosana, taninos e PAC, exceto para quitosana na amostra 1, que apresentou 75%. Em relação aos testes de pH, observou-se uma diminuição do pH da água decantada em todas as amostras quando comparado com o pH da água bruta. O uso de PAC e quitosana como coagulantes resultou em uma maior variação no pH, de 6,88 ± 0,03 (amostra 3 de água bruta) para 6,59 ± 0,03 (PAC) e 6,35 ± 0,04 (quitosana). Por outro lado, o uso de taninos propiciou uma variação menor, de 6,78 ± 0,04, 6,72 ± 0, 04 e 6,74 ± 0,05, respectivamente para Acquapol C1 18, Acquapol Plus e Tanfloc. Contudo, a diminuiçãodo pH nas amostras após a adição de cada coagulante não foi significativa, pois o pH permaneceu dentro da faixa ideal para cada coagulante, contribuindo assim para a coagulação.A DQO apresentou-se maior a partir da utilização dos taninos (Acquapol C1 18 e Tanfoc) e quitosana como coagulantes, enquanto os menores valores foram observados com o uso do PAC e o tanino Acquapol Plus. No teste do potencial fitotóxico do lodo gerado, as sementes de rúcula disposta no lodo contendo tanino apresentaram índice de germinação (IG) superior a 100%, classificando o lodo oriundo do uso do tanino como material que potencializa a germinação e o crescimento das raízes das plantas. O IG das sementes dispostas no lodo contendo quitosana foi de 95%, indicando ausência de fitotoxicidade, e o menor IG obtido foi referente ao PAC, de 77%, classificando o alumínio como moderadamente fitotóxico.

Water is essential for human existence and, in order for it to be available in adequate quality, it has to go through a treatment process. Water treatment takes place in water treatment plants (WTPs) and one of the most important chemical agents in this process is the coagulant, such as poly aluminum chloride (PAC), which is widely used in WTPs. However, despite their efficiency in coagulation and flocculation, inorganic and synthetic coagulants also have many disadvantages and harm to human health. These include the generation of aluminum contaminated sludge after the water treatment process and, in relation to human health, studies point to the emergence of neurodegenerative diseases such as Parkinson's and Alzheimer's, due to human exposure to this metal, which is transported through the water distribution network. In view of the problem involving the aluminum present in coagulants, research aimed at developing alternatives to aluminum-based coagulants has been growing and gaining more and more ground. In view of this, the aim of this study was to verify the efficiency of using organic coagulants, such as chitosan and black wattle tannins, in the treatment of water for human consumption and to compare them with PAC coagulants. Coagulation efficiency was verified using jar tests on three different raw water samples, varying the alkalinity and turbidity parameters. The turbidity, pH and Chemical Oxygen Demand (COD) of the raw and decanted water were checked and phytotoxicity was assessed using the germination index of rocket seeds. The results showed efficiency in coagulation, since turbidity removal of over 90% was observed for chitosan, tannins and PAC, except for chitosan in sample 1, which showed 75%. In relation to the pH tests, a decrease in the pH of the decanted water was observed in all the samples when compared to the pH of the raw water. The use of PAC and chitosan as coagulants resulted in a greater variation in pH, from 6.88 ± 0.03 (raw water sample 3) to 6.59 ± 0.03 (PAC) and 6.35 ± 0.04 (chitosan). On the other hand, the use of tannins led to a smaller variation, of 6.78 ± 0.04, 6.72 ± 0.04 and 6.74 ± 0.05, respectively for Acquapol C1 18, Acquapol Plus and Tanfloc. However, the decrease in pH in the samples after the addition of each coagulant was not significant, as the pH remained within the ideal range for each coagulant, thus contributing to coagulation. COD was highest when using tannins (Acquapol C1 18 and Tanfoc) and chitosan as coagulants, while the lowest values were observed when using PAC and the Acquapol Plus tannin. In the test of the phytotoxic potential of the sludge generated, the rocket seeds placed in the sludge containing tannin had a germination index (GI) of over 100%, classifying the sludge from the use of tannin as a material that enhances germination and plant root growth. The GI of seeds placed in sludge containing chitosan was 95%, indicating no phytotoxicity, and the lowest GI obtained was for PAC, at 77%, classifying aluminum as moderately phytotoxic.