Tratamento de Águas para Consumo Humano

1. Tratamento de Águas para Consumo Humano • A água, que é captada directamente de um lago, albufeira ou de um rio, pode conter impurezas altamente prejudiciais à saúde, se for consumida sem tratamento algum. • Estas impurezas, que também podem conferir cor, turvação, sabor e cheiro desagradáveis à água em questão, podem ser agrupadas em três categorias:

2. Tratamento de Águas para Consumo Humano • FÍSICAS - se forem substâncias que não estão dissolvidos na água e que se encontram em suspensão; • QUÍMICAS - se forem substâncias que estão dissolvidas na água; • BIOLÓGICAS - se forem vírus, bactérias, algas ou outros pequenos seres vivos.

3. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Assim, toda a água destinada ao consumo humano deve ser sujeita a um processo de tratamento, que remova as impurezas, para: • a tornar agradável à vista e ao paladar; • a tornar compatível com a saúde humana; • e para evitar a destruição dos materiais do sistema de abastecimento de água.

4. Tratamento de Águas para Consumo Humano • O processo de tratamento da água para consumo humano consiste numa série de etapas (operações unitárias), que variam de acordo com o grau da qualidade da água bruta.

5. Tratamento de Águas para Consumo Humano • As várias etapas ocorrem em locais apropriados e dimensionados para uma determinada população (número de habitantes) e quantidade de água a tratar (caudal máximo), necessária para o abastecimento público – ETA (Estação de Tratamento de Águas). • Deve-se evitar a afluência à ETA de caudais superiores ao caudal máximo.

6. Tratamento de Águas para Consumo Humano Capitação da água, em litros por habitante e por dia, nas cidades de Lisboa e Porto.

7. Tratamento de Águas para Consumo Humano • O tratamento da água constitui a base do abastecimento de água e é uma tarefa que deverá ser mantida sem interrupções, para que se disponha da quantidade de água indispensável para a satisfação das necessidades das populações .

8. Tratamento de Águas para Consumo Humano • A quantidade da água produzida na ETA pode não ser suficiente para satisfazer as necessidade de consumo, não por insuficiência da capacidade de tratamento, mas devido aos elevados índices de perda na rede de distribuição. • Deste modo, é altamente prioritárioproceder-se à detecção e extinção de fugas ao longo do sistema de distribuição.

9. Tratamento de Águas para Consumo Humano • As águas subterrâneas, de uma maneira geral, só necessitam de uma desinfecção, o mesmo já não acontecendo com as águas superficiais, que necessitam de tratamentos mais completos antes de serem distribuídas.

10. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Quando a adução à ETA é feita através de um canal a céu aberto, verifica-se o arrastamento dos organismos fitoplanctónicos presentes na superfície da albufeira: • estes organismos desenvolvem-se ao longo do canal, dadas as condições climáticas propícias ao seu desenvolvimento (temperatura e radiação solar).

11. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Para obter água, com melhor qualidade, a partir da profundidade, deve-se instalar uma torre de captação. • No caso de albufeiras, deve-se realizar descargas de fundo, para diminuir a carga interna de nutrientes, acumulada no fundo da albufeira devido à retenção da água.

12. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Entre o local de captação e a ETA pode existir uma Estação Elevatória, que permite elevar a água para uma cota superior. • As Estações Elevatórias estão equipadas com uma ou duas bombas imersas, com comando automático por bóia de nível e válvulas de retenção, que impedirão o retorno da água, devido à inversão da pressão ou à formação de bolhas de ar no interior das canalizações, evitando assim danos nas bombas.

13. Tratamento de Águas para Consumo Humano

14. Tratamento de Águas para Consumo Humano

16. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Um tratamento de águas para consumo humano pode ser constituído por10 etapas, as quais podem variar de acordo com a qualidade da água da origem: • Arejamento; • Gradagem; • Tamisação;

17. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Mistura Rápida: - Remoção da Dureza ou Amaciamento; - Correcção da Acidez (Agressividade); • Coagulação / Floculação; • Sedimentação (Decantação); • Filtração; • Desinfecção; • Fluoretação; • Tratamento de Águas Residuais.

18. Tratamento de Águas para Consumo Humano • AREJAMENTO: • O arejamento é adequado para remover sabores, cheiros, gases dissolvidos e os elementos químicos ferro e manganésio. • Pode ser aplicado logo no local de captação da água.

19. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Durante o arejamento, é introduzido ar na água: podem criar-se desníveis que obriguem a produzir pequenas cascatas artificiais, ou pode proceder-se ao arejamento mecânico. • A quantidade de ar adicionada deve estar adequada ao caudal a tratar e às concentrações de ferro e manganésio a remover.

20. Tratamento de Águas para Consumo Humano • O ferro e o manganésio, que estão dissolvidos na água, reagem com o oxigénio do ar (reacção química de oxidação) e transformam-se em compostos insolúveis (precipitados). • Isto também pode acontecer adicionando à água reagentes oxidantes como o cloro ou o permanganato de potássio. • Os precipitados serão removidos nas etapas seguintes.

21. Tratamento de Águas para Consumo Humano • GRADAGEM: • Consiste na remoção de sólidos de grande dimensão (> 12,5 mm), que poderiam afectar o equipamento mecânico a jusante. • Utilizam-se barras metálicas paralelas (grades grossas - 150 a 50 mm - , médias - 50 a 20 mm - e finas - 20 a 5 mm)

22. Tratamento de Águas para Consumo Humano • A água deve ter um limite de velocidade ao passar nas grades (< 0,7 – 1 m/s), porque comprime objectos sólidos (esponjas...) que, por serem compressíveis e flexíveis, podem acabar por passar pelas grades.

23. Tratamento de Águas para Consumo Humano • TAMISAÇÃO: • Consiste na remoção de sólidos de pequenas dimensões, utilizando malhas (crivos) de dimensão igual ou inferior a12,5 mm (macrotamisadores e microtamisadores). • A instalação de microtamisadores, à entrada da ETA, permite reduzir a afluência de microorganismos fitoplanctónicos.

24. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Os tamisadores podem ser estáticos ou móveis (com tambor rotativo ou banda móvel).

25. Tratamento de Águas para Consumo Humano • MISTURA RÁPIDA: • Consiste na adição de produtos químicos em tanques com agitação (câmaras de mistura rápida). • A agitação é provocada pelo movimento de grandes pás (electroagitadores) e garante as condições de mistura necessárias à dispersão dos produtos químicos.

26. Tratamento de Águas para Consumo Humano • As dosagens dos produtos químicos e o seu tempo de contacto, devem ser sistematicamente ajustados ao caudal a tratar e à concentração inicial do parâmetro que se pretende corrigir: • para isso deve-se proceder à realização de um teste laboratorial simples, conhecido por jar test.

27. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Quando se utilizam produtos químicos deve-se ter em atenção os seguintes factores: • Transporte; • Armazenamento; • Preparação e Doseamento; • Consumo diário, semanal e mensal (Stock); • Bombagem e Injecção. • A utilização de tratamentos biológicos pode evitar esta sequência complicada de factores.

28. Tratamento de Águas para Consumo Humano • A mistura rápida inclui os processos de Remoção da Dureza (Amaciamento) e de Correcção da Acidez. • O agente coagulante, necessário para provocar o processo de coagulação/floculação, também pode ser adicionado na câmara de mistura rápida.

29. Tratamento de Águas para Consumo Humano • REMOÇÃO DA DUREZA OU AMACIAMENTO: • Consiste na remoção dos compostos de cálcio e magnésio, que contribuem para a dureza da água, por precipitação química ou por permuta iónica.

30. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Teores elevados de dureza não oferecem perigo para a saúde, mas estas águas têm vários inconvenientes: • incrustações nas canalizações (principalmente nas de água quente); • consumos suplementares de sabão.

31. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Tratamento por precipitação química: • adiciona-se cal viva, cal apagada (hidróxido de cálcio) ou soda cáustica (hidróxido de sódio), que têm como efeito transformar os compostos de cálcio e magnésio, dissolvidos na água, em compostos insolúveis (precipitados), que são depois removidos nas etapas seguintes. • Este esquema de tratamento é particularmente vantajoso quando as águas são duras e turvas.

32. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Tratamento por permuta iónica: • utilizam-se resinas permutadoras (naturais ou artificiais) que têm a capacidade de trocar iões seus com iões de cálcio ou magnésio que existem em excesso na água. • Em geral, este tipo de tratamento aplica-se apenas a uma parte do caudal, procedendo-se depois à mistura com o caudal restante.

33. Tratamento de Águas para Consumo Humano • CORRECÇÃO DA ACIDEZ (AGRESSIVIDADE): • Consiste na adição de produtos químicos que neutralizem as águas ácidas(<10 mg CaCO3 /l), reduzindo ou eliminando o dióxido de carbono em excesso, que é um dos responsáveis pela acidez da água. • As águas ácidas têm uma acção corrosiva sobre as canalizações e as máquinas.

34. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Também é necessário manter o pH em valores convenientes para o processo de coagulação / floculação(entre 6,5 - 7). • Mesmo que as águas não sejam ácidas, o agente coagulante aumenta a acidez devido à produção de dióxido de carbono gasoso, pelo que é necessário adicionar um agente neutralizante.

35. Tratamento de Águas para Consumo Humano • A acidez da água também pode ser neutralizada à saída do reservatório de água tratada (cisterna).

36. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Os produtos químicos neutralizantes utilizados são a cal apagada (hidróxido de cálcio) ou o hidróxido de sódio (soda cáustica). • Pode diminuir-se o tempo de contacto ou a dosagem do produto neutralizante através do arejamento prévio da água, para libertação do dióxido de carbono livre para a atmosfera.

37. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Pode-se adicionar dióxido de carbono quando o pH no final do tratamento for elevado, devido à adição produtos químicos neutralizantes.

38. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Também se pode obter o mesmo efeito obrigando a água a passar por um reservatório com brita calcária:o carbonato de cálcio existente no calcário funciona como um agente neutralizante, reagindo com o dióxido de carbono em excesso.

39. Tratamento de Águas para Consumo Humano • A acidez pode estar associada à presença de ferro e manganésio. • Nestes casos, a remoção de ferro e manganésio deve anteceder a correcção da acidez, evitando que o ferro se deposite na superfície da brita.

40. Tratamento de Águas para Consumo Humano • COAGULAÇÃO / FLOCULAÇÃO: • A coagulação consiste na adição de produtos químicos que têm por finalidade agrupar partículas de dimensões microscópicas (coloidais). • A floculação consiste na formação de agregados maiores e mais pesados (flóculos), devido a uma agitação moderada da água.

41. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Após a retenção das partículas de maior dimensão, a água ainda pode apresentar turvação devido à presença de partículas coloidais de argila e lama. • Estas partículas, por possuírem cargas electrostáticas do mesmo sinal, não se atraem e não se aglomeram de forma natural em partículas de maiores dimensões e mais pesadas (flóculos).

42. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Para provocar esta aglomeração, é necessário adicionar um produto químico (coagulante), de modo a neutralizar a carga eléctrica e formar pequenos núcleos com capacidade de atrair as partículas coloidais (coagulação).

43. Tratamento de Águas para Consumo Humano • A agitação moderada da água favorece a colisão entre as partículas coloidais e a formação de agregados maiores e mais pesados - flóculos (floculação). • Além disso, a agitação também garante as condições de mistura necessárias à dispersão do coagulante.

44. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Os coagulantes contêm alumínio ou ferro, sendo o sulfato de alumínio o mais utilizado. • Nesta operação consegue-se remover a cor, a turvação e, em certa medida, os microrganismos presentes.

45. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Os processos de coagulação e floculação dependem muito das características do coagulante e das condições de temperatura, turvação, acidez (pH entre 6,5 e 7) e grau de agitação da água.

46. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Durante a adição do sulfato de alumínio é necessário ajustar o pH da água, porque ocorre uma reacção química com os carbonatos da água, dando origem a dióxido de carbono gasoso, o que provoca uma diminuição do pH: • AI2(S04)3 (aq) + 3 Ca(HC03) (aq) 2 AI(OH)3 (s) + 3 CaS04 (aq) + 6 C02 (g)

47. Tratamento de Águas para Consumo Humano • Por isso, a adição de sulfato de alumínio ocorre na câmara de mistura rápida, onde também se adiciona hidróxido de cálcio (cal apagada) para neutralizar o pH.

48. Tratamento de Águas para Consumo Humano • SEDIMENTAÇÃO (DECANTAÇÃO): • Consiste na remoção da matéria suspensa na forma de flóculos, que se depositam no fundo de um tanque, por acção da gravidade (sedimentação), formando lamas.

49. Tratamento de Águas para Consumo Humano • As lamas não são biodegradáveis (acumulam-se sem decomposição) e são retiradas pela parte inferior do tanque.

50. Tratamento de Águas para Consumo Humano • A sedimentação ocorre em decantadores (tanques de sedimentação), sem agitação, e é facilitado aumentando o tamanho e a densidade das partículas e esperando um tempo suficiente para que se depositem no fundo. • Pode ser discreta, floculenta, retardade ou acelerada.