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Fe – Mn 2017-08-18T21:39:19+00:00

Aeração – Remoção de Fe e Mn por Aeração

Na foto ao lado notar, da esquerda para a direita: água recém saída do poço, água oxigenada e à direita água tratada. O cálculo para determinar a quantidade de ar teórica para oxidar o ferro e fazê-lo precipitar, é uma relação estequiométrica. Outro ponto importante é o pH da água, para ferro o ideal é um pH mínimo de 7,2 e ideal entre 7.5 to 8.0, já para o manganês o mínimo recomendado é de 9.5 sendo que abaixo destes valores a oxidação é bastante prejudicada.

Baixa alcalinidade da água é outro fator que dificulta a oxidação e precipitação. Como o fenômeno de oxidação não é instantâneo é aconselhável o uso de um tanque de contato com um mínimo de TDH (tempo de detenção hidráulico) para que ocorra a oxidação e precipitação. Dependendo das condições haverá uma necessidade de 5 a 15 minutos.

Fórmulas

Reação de oxidação do ferro pelo oxigênio
4Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O › 4Fe(OH)3 + 8CO2

Reação do Manganês
2Mn(HCO3)2 + O2 + 2H2O › 2Mn(OH)4 + 4CO2

1. Cálculo estequiométrico

  • Ferro

O peso atômico do ferro é de 55,847. Como uma molécula de oxigênio reage com quatro moléculas de ferro, a quantidade usada na reação será de 223,39. Como o peso molecular do oxigênio é de 31,999 a razão de reação é (31,999) / (223,39), ou 0,1432.

  • Manganês

O manganês tem peso atômico é de 54,938, como dois átomos de manganês reagem com uma molécula de oxigênio, a quantidade envolvida na reação é duas vezes maior ou 109,88. Como peso molecular do oxigênio é 31,999, a razão da reação é (31,999) / (109,88), ou 0,2912.Isto significa que 0,2912 mg/l de oxigênio é requerido para cada mg/l de manganês (medido enquanto manganês).

2. Oxigênio Residual

Como não é todo o oxigênio que reage com o ferro e manganês, é necessária a presença de uma quantidade de oxigênio adicional para facilitar a reação que ajudará inclusive na melhora da palatabilidade da água. Uma quantidade aceitável de oxigênio se encontra na faixa de 5.0 mg/l e que precisara ser injetado. Como a quantidade de oxigênio numa água com presença de Ferro e Manganês é tipicamente zero, todo o resto terá que ser ministrado.

3. Oxigênio teórico Requerido

A quantidade de oxigênio requerido (OR) para oxidar o ferro e manganês pode ser calculado pela formula abaixo: OR = Xf (Fe) + Xm (Mn) + R, onde:

Xf = Fator de reação do Ferro
(Fe) = Concentração do Ferro em mg/l
Xm = Fator de reação do Manganês
(Mn) = concentração do Manganês em mg/l
R = Residual Final de oxigênio = (5.0 – Oxigênio Inicial) em mg/l
Exemplo: Ferro (Fe) = 10 mg/l, (Mn) = 2.5 mg/l e oxigênio inicial = 0.0 mg/l:
Oxigênio Requerido = (0.1432)(10) + (0.2912)(2.5) + (5.0 –0.0) = 1.432 + 0.728 + 5.0 = 7.16 mg/l de água

4. Ar Requerido Teórico

O ar tem uma densidade de 1,2047 g/l a 20° C a 1,0 atmosfera de pressão. Sob as mesmas condições o ar contém 20.95% de oxigênio portanto cada litro contem (1,2047 g/l)(0,2095) = 0.2524 g/l de oxigênio = 252,4 mg/l de oxigênio.

Para determinar a quantidade de ar requerido para oxidação de ferro e Manganês a quantidade de água precisa ser conhecida. Considerando o exemple anterior, se tivermos uma vazão de 100 litros/minuto a quantidade de ar será:

(100 l/min)(7,16 mg/l)
———————- = 2.84 l/min de ar
(252,4 mg/l)

Com este valor podemos calcular a quantidade de ar por metro cúbico (m3) de água que seria de 28,4 litros.

5. Real Quantidade de Ar Requerido

A real quantidade de ar requerido depende também da capacidade com que os equipamentos de ar difuso incorporam este ar à água. No caso dos venturis ou das membranas, depende da profundidade a que o ar é injetado na água. Se usarmos uma média de 25% de OTE, a quantidade de ar necessário seria de quatro vezes maior. A isto se chama de eficiência de transferência de Oxigênio (ETO). Comno no caso acima, se a quantidade teórica for de 2.84 l/m (ou 28.4 l/m3 de água), a quantidade real de ar requerida será quatro vezes maior ou 11,4 l/m (ou 113.6 litros/m3 de água).

Dependendo das circunstancias é aconselhável aumentar a quantidade em 10 ou 20% como fator de segurança para cobrir qualquer situação particular.

Sistemas de Aeração

Cada sistema de aeração tem suas vantagens e desvantagens: a aeração com difusor pode funcionar como agitador e a injeção por venturis pode trabalhar em sistemas de recirculação.