Modelagem matemática do processo de floculação de águas com turbidez elevada: estudos e análise comparativa entre métodos e modelos

Resumo

A qualidade da água utilizada por uma população é diretamente proporcional à eficiência de seu tratamento. A modelagem matemática surge nesse contexto como uma ferramenta para otimização dos processos com o intuito de torná-los mais eficientes, econômicos e sustentáveis. Este trabalho teve por objetivo analisar e comparar a eficácia dos modelos matemáticos fenomenológicos utilizados na cinética de floculação no tratamento de água. Os resultados foram obtidos por meio de uma comparação do modelo de Argaman e Kaufman com os métodos de Bratby; o Método da Equação de Agregação e Ruptura - MEAR; e o Método da Primeira Derivada Parcial em Relação ao Gradiente de Velocidade na Floculação - MPDPG e um modelo que inclui um novo termo que contempla um suposto processo de irreversibilidade dos flocos (K_C). A modelação matemática foi validada e comparada com dados experimentais. Os coeficientes dos modelos e métodos foram obtidos utilizando a ferramenta solver® do Excel® com o uso de planilhas eletrônicas do mesmo aplicativo. Foi possível identificar que o método de Bratby, que obteve um desvio médio da ordem de 30%, mostrou-se o de menor eficácia, ao passo os métodos MEAR e MPDPG, que obtiveram cerca de 18% de desvio médio e o modelo K_C com um desvio da ordem de 19%, mostraram-se eficientes em descrever os dados experimentais utilizados.

Palavras-chave: floculação, modelagem matemática, tratamento de água.