Análise de componentes principais aplicada a avaliação de atributos de agregados na separação sólido líquido

Abstract

Água de qualidade, livre de poluentes e patógenos é um recurso humano necessário e valioso. As contaminações por fontes naturais e antrópicas podem ameaçar a qualidade desses cursos d’água, fazendo-se necessário um tratamento prévio antes de ser disponibilizada para abastecimento púbico. Com objetivo de eliminação de contaminantes e impurezas diversos processos e operações de tratamento físico/químico são utilizados, como a coagulação, a floculação, e processos de separação sólido/líquido. Para a avaliação do padrão de qualidade final da água pós tratamento são necessários índices de monitoramento, que podem ser obtidos através métodos diretos e/ou indiretos. Os métodos diretos de características físicas e morfológicas tem ganhado cada vez mais atenção entre os estudos da área. Seus parâmetros, como tamanho das partículas e estrutura de fractal têm sido um novo recurso para a temática floculação. Buscando maior entendimento sobre os principais fatores que contribuem para a separação dos agregados de fractal, e consequentemente melhor eficiência de remoção, o presente estudo teve como objetivo investigar o desempenho da Sedimentação Gravitacional e da Flotação por Ar Dissolvido, e suas relações com as características físicas das partículas floculentas a partir da análise das principais variáveis que interferiram nos processos. Para tal, foram investigadas em escala de laboratório quatro diferentes águas preparadas com ácido húmico, caulinita e coaguladas com Sulfato de Alumínio e Cloreto Férrico. O processo de floculação foi monitorado por análise de imagem digital visando obter variáveis que auxiliam a determinação das características físicas da partícula como, a Distribuição do Tamanho de Partículas (DTP), e seu parâmetro representativo β, bem como a morfologia de fractal dos flocos. Os resultados foram avaliados por meio de Análise de Componentes Principais (ACP), que permite verificar quais as variáveis que mais interferiram nos processos de separação estudados. Sendo assim, o presente estudo teve como objetivo investigar os principais fatores que contribuem para a separação dos agregados nos processos de Sedimentação Gravitacional e Flotação por Ar Dissolvido a partir da análise das características físicas das partículas floculentas.

Quality water, without pollutants and pathogens is a necessary and valuable human resource. Contamination of natural and anthropogenic sources can affect the quality of these watercourses, requiring primary treatment before being available for public supply. In order to eliminate contaminants and impurities several processes and physical/chemical treatment operations such as, coagulation, flocculation, and solid/liquid separation are used. For the evaluation of the final quality of the water, monitoring indices are necessary, which can be obtained through direct or indirect methods. The direct methods of physical and morphological characteristics have increased attention in this area studies. Parameters such as particle size and fractal structure has been a new feature for flocculation thematic. The aim of this study was investigate the performance of Gravitational Sedimentation and Dissolved Air Flotation and their relationship to the particle’s physical characteristics particles from the analysis of the main variables that interfered in the processes. For this purpose, four different types of water prepared with humic acid, kaolin solution and coagulated with Aluminum Sulphate and Ferric Chloride were investigated in laboratory scale. The flocculation process was monitored by digital image analysis in order to obtain variables that help to determine the particle’s physical characteristics such as the Particle Size Distribution (DTP) and its representative β parameter as well as the flocs fractal morphology. The results were evaluated through Principal Component Analysis (PCA), which allows verify which variables interfered the most in the separation process studied. Therefore, the objective of this study was to investigate the main factors that contribute to the separation of the aggregates in the sedimentation and flotation processes by dissolved air from the analysis of the physical characteristics of the flocculent particles.