Métodos de remoção de flúor

1. Os métodos de remoção de flúor são os seguintes:

1) A água contendo flúor passa pela coluna de adsorção e o flúor é adsorvido na superfície do adsorvente, gerando fluoreto insolúvel. Os adsorventes são alumina ativada, fosfato tricálcico ou carvão ósseo. Este é o método mais antigo aplicado a águas subterrâneas com concentração de flúor < 10 mg/L e matéria em suspensão < 5 mg/L. Quando a capacidade de remoção de flúor do adsorvente tende à saturação, é necessário adicionar um agente regenerador.

2) Coagulante: O coagulante é adicionado à água contendo flúor para formar fluoreto insolúvel, que é removido por filtração por precipitação. Os coagulantes são Al2(SO4)3, cloreto básico de alumínio, hidróxido de magnésio, etc. Adequado para água bruta com alta turbidez e baixo teor de flúor.

3) O método de troca iônica utiliza a capacidade de troca da resina de troca iônica para remover íons de flúor da água.

4) A eletrodiálise utiliza a permeabilidade seletiva da membrana de troca iônica para remover o flúor.

5) O método de osmose reversa utiliza a permeabilidade seletiva de uma membrana semipermeável para remover o flúor.

Dentre os métodos acima, os métodos 3), 4) e 5) são aplicáveis ​​a águas salobras e áreas com alto teor de flúor. A osmose reversa é atualmente amplamente utilizada.

2. Pontos-chave do projeto tecnológico para coagulação de sais de alumínio e remoção de flúor por precipitação

A precipitação por coagulação é adequada para água bruta com teor de fluoreto inferior a 4 mg/L. Para água bruta com baixo teor de flúor e turbidez, é necessário remover o fluoreto simultaneamente. O agente deve ser um sal de alumínio. Quando a concentração de Cl- na água bruta for alta, utiliza-se sulfato de alumínio. Quando a concentração de sulfato na água bruta for alta, utiliza-se cloreto de alumínio. O cloreto de alumínio básico é utilizado quando ambas as concentrações iônicas forem altas.

O tempo de coagulação é de 5 a 6 minutos e o valor do pH é geralmente controlado entre 6,5 e 7,5. O tanque de mistura, o tanque de reação de floculação, o tanque de sedimentação e o tanque de precipitação precisam ser projetados com velocidade variável ou precipitação intermitente, para uma boa remoção de flúor.

Fluxograma do processo: água subterrânea – coagulação – precipitação – filtração. Quando a qualidade da água bruta é boa, pode-se omitir a unidade de tratamento de precipitação ou filtração. Geralmente, utiliza-se dosagem por bombeamento, mistura por bombeamento, precipitação em repouso e coleta da água superficial para consumo humano.

3. Projeto do processo de remoção de flúor por adsorção e filtração em alumina ativada

Geralmente, a água subterrânea com alto teor de fluoreto apresenta maior alcalinidade e pH > 8,0, sendo que o pH exerce grande influência na capacidade de adsorção da alumina ativada. A capacidade de adsorção da alumina ativada é de 4-5 g(F-)/kg(Al2O3) quando o pH da água de entrada é de 6,0-6,5. Com pH de 6,5-7,0, a capacidade de adsorção foi de 3-4 g(F-)/kg(Al2O3). Sem ajuste de pH, a capacidade de adsorção é de apenas cerca de 1 g(F-)/kg(Al2O3).

A alumina ativada é o material filtrante. O tamanho das partículas deve ser inferior a 2,5 mm, geralmente entre 0,5 e 1,5 mm, e o coeficiente de não uniformidade do material filtrante K80 ≤ 2. Quando o teor de fluoreto na água bruta for inferior a 4 mg/L, a espessura do material filtrante deve ser superior a 1,5 mm; quando o teor de fluoreto na água bruta for superior a 4 mg/L, a espessura do material filtrante deve ser superior a 1,8 mm. Quando o pH da água de entrada for superior a 7,0, a taxa de filtração é geralmente de 2 a 3 m/h, e quando o pH da água de entrada for inferior a 7,0, a taxa de filtração é geralmente de 6 a 8 m/h, sendo o tempo de contato correspondente de 20 a 30 minutos. O sulfato de alumínio é usado como agente regenerador, na proporção de dosagem para remoção de flúor de 60:1, e o teor da solução regeneradora é de 2% a 3%. Durante a regeneração, a água bruta foi inicialmente lavada em contracorrente de baixo para cima com uma intensidade de lavagem de 11 a 12 l/(s/m²), um tempo de lavagem de 5 a 8 minutos e uma altura de expansão de cerca de 50%. Em seguida, uma solução de sulfato de alumínio a 2% foi utilizada para a regeneração, sendo passada de cima para baixo com uma taxa de filtração de cerca de 0,6 m/h durante 6 a 8 minutos. Após a regeneração, a solução foi enxaguada com água desfluoretada. A intensidade da lavagem foi a mesma da lavagem inicial e durou de 8 a 10 minutos.