A purifica o de guas polu das
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A PURIFICAÇÃO DE ÁGUAS POLUÍDAS PowerPoint PPT Presentation


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A PURIFICAÇÃO DE ÁGUAS POLUÍDAS. Introdução A humanidade vêm se preocupando com a poluição das águas superficiais A partir dos anos 80 a humanidade começou a se preocupar com a poluição das águas subterrâneas A despoluição das águas superficiais são mais fáceis e mais baratas.

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A PURIFICAÇÃO DE ÁGUAS POLUÍDAS

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A purifica o de guas polu das

A PURIFICAO DE GUAS POLUDAS


A purifica o de guas polu das

  • Introduo

  • A humanidade vm se preocupando com a poluio das guas superficiais

  • A partir dos anos 80 a humanidade comeou a se preocupar com a poluio das guas subterrneas

  • A despoluio das guas superficiais so mais fceis e mais baratas


A purifica o de guas polu das

Tabela 1. Compostos orgnicos comumente encontrados em guas subterrneas nos EUA utilizadas pelas comunidades e suas propriedades


A purifica o de guas polu das

  • Alm dos compostos citados na tabela 1 encontrou-se pesticidas, em nveis de ppb

  • Chorume = lquido que contm material dissolvido e em suspenso proveniente de uma fonte tesrrestre

  • As maiores origens de contaminantes de chorume so os aterros de lixo

  • Nas reas rurais ocorre muito a contaminao por pesticidas, como a atrazina


A purifica o de guas polu das

  • Contaminantes orgnicos tpicos:

  • - Solventes clorados (C2HCl3, C2Cl4)

  • - Hidrocarbonetos da gasolina ( so BTXs)

  • O comportamento dos compostos orgnicos que migram para o lenol depende significativamente de sua densidade relativa da gua

  • - Compostos menos densos ficam na superfcie

  • -Compostos mais densos descem at a parte mais profunda dos aqferos

  • Com o passar dos anos os compostos vo se solubilizando e contaminando todo o aqfero


A purifica o de guas polu das

Figura 1. Contaminao de guas subterrneas por produtos qumicos orgnicos.


A purifica o de guas polu das

  • No existe um modo fcil para a descontaminao dos aqferos

  • - O controle consiste no bombeio e tratamento da gua

  • - A gua tratada pode ser devolvida ao aqfero ou armazenada em outro local

  • - Outra maneira e a utilizao da gua contaminada para a irrigao atravs da pulverizao

  • As grandes indstrias esto mais responsveis no descarte de resduos orgnicos

  • As pequenas indstrias e municpios no controlam o descarte de resduos orgnicos


A purifica o de guas polu das

  • A gasolina penetra no solo atravs de derramamentos na superfcie, vazamentos de tanques ou rupturas de oleodutos

  • - Os seus componentes so lixiviados na gua e possuem grande mobilidade

  • - O BTX o componente mais solvel, podendo ter concentraes de 1 a 50 ppb

  • - Os benzenos alquilados so degradados por bactrias


A purifica o de guas polu das

  • O contaminante inorgnico mais preocupante o on nitrato, NO3-

  • - Em guas no contaminadas a sua concentrao menor de 2 ppm

  • - Em guas contaminadas esse valor pode exceder 10 ppm

  • Em aqferos mais profundos essa contaminao no observada:

  • - longe das fontes contaminantes

  • - ocorre desnitrificao


A purifica o de guas polu das

  • Principais fontes de nitrato:

  • - fertilizantes nitrogenados

  • - inorgnico (17 milhes toneladas)

  • - esterco animal (7 milhes toneladas)

  • - deposio atmosfrica

  • - esgoto domstico

  • Na maioria dos casos, as formas originais do nitrognio so oxidadas para nitrato no solo e este migra para as guas subterrneas


A purifica o de guas polu das

  • A purificao da gua potvel

  • A qualidade da gua bruta, no tratada, pode variar de quase pura at a altamente poluda

  • O tipo de tratamento vai variar de acordo com os contaminantes presente na gua

  • A desinfeco da gua pode ser realizada utilizando-se Cl2 ou KMnO4


A purifica o de guas polu das

Figura 2. Etapas comuns de purificao da gua potvel.


A purifica o de guas polu das

  • As etapas da purificao

  • Aerao

  • A aerao comumente usada para a melhoria da qualidade da gua

  • - retirada de gases como o H2S

  • - oxidao de compostos orgnicos com a formao de CO2

  • - oxidao do Fe2+ (solvel) para Fe3+ que forma hidrxidos insolveis


A purifica o de guas polu das

  • Decantao

  • Em vrias estaes de tratamento permite-se a decantao da gua bruta

  • Partculas muito pequenas (dimetro de 0,001 a 1,0 m) no se decantam facilmente

  • Para capturar estas partculas coloidais so utilizados Fe2(SO4)3 e Al2(SO4)3 que formam hidrxidos gelatinos

  • A retirada destes precipitados clareia a gua

  • Aps a remoo das partculas coloidais efetuada uma filtrao


A purifica o de guas polu das

  • Remoo da dureza

  • As guas provenientes de leitos com rochas calcricas possuem quantidades significantes de Ca2+ e Mg2+

  • A remoo do Ca2+ ocorre atravs da adio de on fosfato ou por formao de CaCO3

  • A remoo do Mg2+ ocorre pela formao de Mg(OH)2

  • Aps a remoo do CaCO3 e do Mg(OH)2 o pH reajustado por borbulhamento de CO2


A purifica o de guas polu das

  • Desinfeco

  • Oznio

  • Para livrar a gua de bactrias e vrus nocivos utiliza-se o O3

  • O O3 gerado in situ, devido a sua instabilidade, atravs de descargas de 20.000volts em ar seco

  • 10 minutos de aerao so suficientes

  • A reao do O3 em guas com bromo leva a formao de compostos txicos e cancergenos


A purifica o de guas polu das

  • Dixido de cloro

  • As molculas de ClO2 operam oxidando molculas orgnicas

  • A utilizao de ClO2 gera menos subprodutos orgnicos txicos do que na utilizao de Cl2

  • O ClO2 gerado in situ, devido a sua periculosidade

  • Algum ClO2 convertido em ons ClO2- e ClO3-, que causam problemas de sade


A purifica o de guas polu das

  • A luz ultravioleta

  • Lmpadas de mercrio emitem luz UV-C so mergulhadas no fluxo da gua por 10 segundos para eliminar microorganismos txicos

  • A luz UV decompem o DNA dos microorganismo

  • O ferro e substncias hmicas podem absorver a luz UV, prejudicando a desinfeco


A purifica o de guas polu das

  • Desinfeco da gua por clorao

  • O agente mais utilizado o cido hipocloroso, HOCl

  • Mata facilmente os microorganismos

  • Pode formar substncias organocloradas, como o CHCl3

  • O CHCl3 suspeito de ser carcinognico para o fgado humano

  • O limite aceitvel de 100 ppb


A purifica o de guas polu das

  • A contaminao de guas superficiais por fosfatos

  • Nos anos 60 houve a contaminao do Lago Erie por ons fosfato

  • - polifosfatos de detergentes

  • - esgoto bruto

  • - fertilizantes a base de fosfato

  • O fosfato o nutriente limitante do crescimento de algas

  • A morte das algas propicia a depleo do O2

  • A falta de O2 ocasionou a morte dos peixes


A purifica o de guas polu das

  • A presena de Ca2+ e Mg2+ prejudica o potencial de limpeza do detergente

  • Os ons polifosfato so adicionados ao detergente para melhorar a operao limpante

Figura 3. Estrutura do on polifosfato (a) no complexado; (b) complexado com on clcio.


A purifica o de guas polu das

  • Outro papel do sequestrante tornar a gua um pouco alcalina, necessria para ajudar na remoo de sujeira

  • O on tripolifosfato (TPF) lentamente transformado em on fosfato

  • P3O105- + 2H2O 3PO42- + 4H+

  • Os TPF foram substitudos pelo nitrilotriacetato de sdio (NTA)


A purifica o de guas polu das

Figura 4. Estrutura do on nitrilotriacetato (NTA): (a) no complexado; (b) complexado com on clcio.

O on fosfato pode ser removido das guas residuais por adio de Ca(OH)2, formando Ca3(PO4)2 e Ca(PO4)3OH, insolveis


A purifica o de guas polu das

O tratamento de guas residuais e de esgoto

O principal componente do esgoto o material orgnico

Figura 5. Etapas comuns do tratamento de guas residuais.


A purifica o de guas polu das

  • Tratamento Primrio (ou mecnico)

  • Remoo de partculas maiores

  • O lodo constitudo de matria orgnica e autodigerido por via anaerbica

  • O lodo pode ser incinerado, descartado ou utilizado como fertilizante

  • Tratamento Secundrio (ou biolgico)

  • Grande parte do material orgnico oxidado por microorganismos at CO2

  • Poucos municpios aplicam o tratamento tercirio


A purifica o de guas polu das

  • Tratamento Tercirio

  • Reduo da DBO por adio de sais de alumnio

  • Remoo de compostos orgnicos dissolvidos por carvo ativado

  • Remoo de fosfatos por precipitao como sais de clcio

  • Remoo de metais pesados por adio de ons hidrxido

  • Remoo de ferro por aerao

  • A decomposio de substncias orgnicas e biolgicas durante o tratamento secundrio produz sais inorgnicos


A purifica o de guas polu das

Estes sais podem ser removidos atravs de vrias tcnicas:

Osmose reversa: A gua passa sob presso atravs de uma membrana que os ons no atravessam

Figura 6. Dessalinizao da gua por osmose reversa.


A purifica o de guas polu das

  • Esta tcnica utilizada em Israel para produzir gua potvel a partir de gua salgada do mar

  • indicada para remover ons de metais alcalinos, metais alcalinos terrosos e sais de metais pesados


A purifica o de guas polu das

Eletrodilise: Uma srie de membranas permeveis a pequenos ctions ou a pequenos nios inorgnicos so colocados de forma alternada no interior de uma clula eltrica

Figura 7. Unidade de eletrodilise (esquemtica) para dessalinizao de gua.


A purifica o de guas polu das

  • A gua concentrada em ons descartada e a gua purificada liberada para o meio ambiente

  • Esta tecnologia tambm pode ser utilizada para dessalinizao e potabilizao de gua do mar


A purifica o de guas polu das

  • Troca inica: Alguns slidos polimricos contm stios que podem reter ons de maneira relativamente fraca, o que torna possvel esse on ser trocado por um outro de mesma carga

  • Os stios de troca de uma resina catinica encontram-se ocupados inicialmente por H+

  • Os stios de troca de uma resina aninica encontram-se ocupados por OH-

  • Quando gua poluda por ons M+ e X- passa por estas resinas temos a substituio de H+ por M+ e a substituio de OH- por X-


A purifica o de guas polu das

  • Em algumas guas necessrio a remoo de compostos nitrogenados

  • - elevao do pH transforma o on amnio em amnia, que pode ser retirada por borbulhamento de ar

  • - troca inica

  • - bactrias nitrificantes

  • Em alguns casos, a gua produzida no tratamento tercirio pode ser utilizada para consumo


A purifica o de guas polu das

  • O tratamento de cianetos e metais em guas residuais

  • O cianeto (CN-) utilizado para a extrao de metais em misturas (Au, Cd, Ni)

  • O CN- muito venenoso para os animais, pois liga-se ao ferro das protenas

  • Para eliminar o cianeto pode-se:

  • - oxidar o carbono com a utilizao de O2, altas temperaturas e presses

  • - oxidar o carbono e nitrognio com a utilizao de Cl2, H2O2


A purifica o de guas polu das

Processos fotocatalticos

Outra tecnologia inovadora no tratamento de guas residuais envolve a radiao de luz UV de fotocatalisadores semicondutores slidos, como o TiO2, na forma de pequenas partculas suspensas na soluo

Motivos para a escolha do TiO2:

- atxico

- resistente a fotocorroso

- barato

- abundante


A purifica o de guas polu das

  • A irradiao com luz (<385nm) produz e- na banda de conduo do xido metlico e buracos positivos, h+, na banda de valncia do mesmo

  • Os buracos reagem com OH- produzindo OH

  • h+ + OH- OH

  • h+ + H2O OH + H+

  • Estes radicais degradam os poluentes

  • Este processo relativamente caro, pois demanda muita energia para gerar a luz UV

  • Em alguns lugares revestem-se as paredes com TiO2 que juntamente com a radiao UV emanada pelas lmpadas fluorescentes eliminam poluentes gasosos


A purifica o de guas polu das

  • Degradao redutiva de compostos clorados

  • Alguns compostos totalmente halogenados reagem lentamente com OH

  • A reao para estas espcies mais rpida com processos redutivos

  • Cria-se um nion doador de e-, que transfere seu excesso de carga para o composto per-halogenado, formando um radical livre reativo que oxidado em seguida

  • CO2- + CCl4 CO2 + [CCl4-] CO2 + CCl3 + Cl-


A purifica o de guas polu das

  • Remediao in situ de guas subterrneas contendo organoclorados

  • Este processo foi desenvolvido por Robert Gillham, University of Waterloo, Ontrio

  • Baseia-se na construo de um muro permevel subterrneo perpendicular direo do fluxo de gua

  • A gua purifica-se ao passar atravs do muro, no sendo necessria o seu bombeamento para fora do subsolo


A purifica o de guas polu das

Figura 8. Purificao in situ de guas subterrneas por meio de um muro de ferro


A purifica o de guas polu das

  • Entre as camadas de areia so colocadas pequenos grnulos de ferro metlico

  • O ferro em contato com compostos organoclorados atua como agente oxidante

  • Fe(s) Fe2+ (aq) + 2e-

  • Os e- so doados para os compostos organoclorados que so adsorvidos sobre o metal

  • O cloro destes compostos so reduzidos para Cl- e liberados na soluo

  • O ferro reduz os ons Cr6+, solveis, para xidos insolveis de Cr3+

  • A adio de Ni aumenta a velocidade por um fator de 10


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