Remoção de Ferro em Águas Subterrâneas de Poços Tubulares em uma Indústria de Beneficiamento de Arroz

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Neste contexto, análises serão mostradas sobre a qualidade da água com o intuito de investigar a causa da corrosão das tubulações das caldeiras e aplicar o tratamento de aeração, sedimentação e filtração, comparando dois floculantes. Encontrar qual floculante obteve o melhor desempenho e qual a viabilidade econômica para aplicação do tratamento da água e remoção ou diminuição do ferro, solucionando assim o problema nas tubulações das caldeiras.

2. Revisão Bibliográfica

A água é uma substância vital presente na natureza e constitui parte importante de todas as matérias do ambiente natural. Não existe água pura na natureza, a não ser as moléculas de água presentes na atmosfera na forma de vapor. Assim que ocorre a condensação, começam a ser dissolvidos, por exemplo, os gases atmosféricos. Isso ocorre porque a água é um ótimo solvente [5,6].

Existem regiões no planeta com intensa demanda de água, tais como os grandes centros urbanos, os pólos industriais e as zonas de irrigação. Essa demanda pode superar a oferta de água, seja em termos quantitativos, seja porque a qualidade da água local está prejudicada em virtude da poluição. Tal degradação da sua qualidade pode afetar a oferta de água e também gerar graves problemas de desequilíbrio ambiental [6].

Segundo Lira [7], apenas 4,9% da água do mundo é doce, e 64% estão sob a forma de água subterrânea, formando os aquíferos, que são capazes de armazenar e transmitir quantidades significativas de água. A qualidade requerida destas águas está especificada conforme as Resoluções do CONAMA 396/08 [8] e 20/86 [9], que dispõem sobre a classificação e diretrizes ambientais para o enquadramento das águas subterrâneas e de potabilidade da água. Os principais indicadores da qualidade da água são separados sob os aspectos físicos, químicos e biológicos.

2.1. Águas subterrâneas extraídas de poços artesianos

O crescente uso das águas subterrâneas deve-se ao melhoramento das técnicas de construção de poços e dos métodos de bombeamento, permitindo a extração de água em volumes e profundidades cada vez maiores e possibilitando o suprimento de água a cidades, indústrias, projetos de irrigação, etc., que, pelo porte, eram impossíveis na prática [3].

A água subterrânea em seu estado natural é, na maioria dos casos, de boa qualidade sanitária e oferece segurança para o consumo doméstico. Apesar de uma maior proteção dos contaminantes externos, as águas subterrâneas podem apresentar problemas de qualidade e, dentre esses, um dos mais frequentes consiste na presença de ferro em concentrações elevadas (água ferruginosa), limitando, algumas vezes, a utilização da água tanto para uso doméstico como industrial [1,3].

Um poço artesiano é uma obra de engenharia que se destina à captação de água em grande profundidade, o qual tecnicamente também é chamado de Poço Tubular Profundo. Poços tubulares são construídos através de perfurações em rochas duras ou moles, em diâmetros variáveis, objetivando explorar o aquífero nos horizontes onde ocorre água. Recebem posteriormente revestimento, por meio da aplicação de uma tubulação de aço ou policloreto de vinila (PVC), o que proporciona um invólucro seguro, de forma que o furo não se feche ou permita a entrada de material abrasivo no seu interior através de suas seções filtrantes [10, 11].

De acordo com Oliveira [3], um poço subterrâneo quando bem construído representa uma forma segura e econômica de abastecimento de água. Por outro lado, quando construído de forma inadequada, pode haver contaminação da água captada. Um exemplo disto é o caso em que, visando obter uma maior vazão, os filtros do poço são colocados em formações distintas podendo comprometer a qualidade da água no caso de captação de níveis de água contaminados (com teor elevado de ferro ou de nitrato, por exemplo).

A utilização das águas subterrâneas, tanto para o abastecimento público quanto para uso industrial ou para a irrigação agrícola tem sido amplamente disseminada na atualidade. Um dos fatores mais importantes na utilização de água subterrânea para abastecimento público é o seu baixo custo de captação, o qual representa menos de 50% do equivalente em água superficial, pois dispensa a construção de obras como barragens, adutoras de recalque e estações de tratamento se a água possuir boa qualidade [10].

2.2. Presença de Íons de Ferro em Águas Subterrâneas

A presença de ferro é frequentemente associada ao manganês, que na água de abastecimento pode acarretar em diversos problemas. Teores excessivos de ferro nas águas apresentam vários inconvenientes. O acúmulo de ferro e manganês precipitado nas canalizações favorecem depósitos, incrustações e possibilitam o crescimento de bactérias ferruginosas nos sistemas de distribuição, além de serem responsáveis pelo aparecimento de gosto e odor, causarem o surgimento de manchas em roupas e aparelhos sanitários, bem como interferirem em processos industriais (fabricação de papel, tecidos, tinturarias e cervejarias). Assim, é necessário remover o ferro e manganês, antes da sua entrada nos sistemas de distribuição [6, 4].

De acordo com Madeira [10], a presença de ferro e manganês em águas naturais acontece devido a interação da água com o solo, ao passo que metais como o níquel, o zinco, o cromo, o mercúrio, o cádmio, o cobre, o estanho, o chumbo, surgem de despejos industriais e atividades agrícolas.

O manganês é encontrado em maiores quantidades nas rochas metamórficas e sedimentares e os dióxidos de manganês, especificamente a manganita e a pirolusita, concentram-se nos solos à proporção que os componentes mais solúveis se separam por lixiviação. Nas águas naturais aparece sob a forma bivalente podendo, no entanto, aparecer em maiores graus de oxidação nas estações de tratamento. A sua presença se deve a solubilidade dos sais do solo pelas bactérias e compostos orgânicos, os quais geram

condições anaeróbias, facilitando a redução de seus compostos na forma manganosa [3, 4].

O ferro no estado ferroso (Fe+2) forma compostos solúveis, principalmente hidróxidos. Em ambientes oxidantes o Fe+2 passa a Fe+3 dando origem ao hidróxido férrico, que é insolúvel e se precipita, tingindo fortemente a água. Desta forma, águas com alto conteúdo de Fe, ao saírem do poço são incolores, mas ao entrarem em contato com o oxigênio do ar ou pela aplicação de cloro, ficam amareladas,