E N D
1. Introdução ao Tratamento de Água
3. O excesso de impurezas na água, de natureza química ou biológica, pode causar sérios danos à saúde humana e às suas atividades econômicas
Indispensável a caracterização da água (física, química, biológica e radioativa da água), indicará:
Quão impactado está o manancial
Em que classe de qualidade de água está incluído
Quais as restrição ao uso desse manancial
Qual tecnologia de tratamento será mais adequada em função dos usos da água
5. Características Físicas Relacionadas principalmente com o aspecto estético da água
Cor: resulta da existência na água, de substâncias em suspensão. Esta característica é acentuada quando há, na água, presença de matéria orgânica, de minerais como o ferro e o manganês ou de despejos coloridos contidos em esgotos industriais.
Turbidez: causada pela presença de materiais em suspensão na água, tais como, partículas insolúveis de solo, matéria orgânica e organismos microscópicos.
Sabor e Odor: resultam da presença, na água, de alguns compostos químicos (como: sais dissolvidos produzindo sabor salino; alguns gases resultando em maus odores) ou de substâncias, tais como a matéria orgânica em decomposição, ou ainda, de algas ? associadas às impurezas químicas ou biológicas da água.
podem prejudicar alguns usos da água: industrial, por exemplo
As impurezas físicas podem prejudicar alguns usos da água, como por exemplo: a cor e a turbidez podem tornar a água imprópria ao consumo, pelo aspecto estético, ou por manchar roupas e aparelhos sanitários. A cor pode tornar o líquido indesejável para o uso em industriais de produção de bebidas e de outros alimentos ou de fabricação de louças e papéis, ou ainda, em indústrias têxteis. A água com sabor e odor acentuados é rejeitada para consumo doméstico ou pode causar problemas ao organismo humano, dependendo dos compostos químicos presentes. Já a turbidez acentuada em águas de mananciais, impede a penetração dos raios solares e a conseqüente fotossíntese, causando problemas ecológicos para o meio aquático. As impurezas físicas podem prejudicar alguns usos da água, como por exemplo: a cor e a turbidez podem tornar a água imprópria ao consumo, pelo aspecto estético, ou por manchar roupas e aparelhos sanitários. A cor pode tornar o líquido indesejável para o uso em industriais de produção de bebidas e de outros alimentos ou de fabricação de louças e papéis, ou ainda, em indústrias têxteis. A água com sabor e odor acentuados é rejeitada para consumo doméstico ou pode causar problemas ao organismo humano, dependendo dos compostos químicos presentes. Já a turbidez acentuada em águas de mananciais, impede a penetração dos raios solares e a conseqüente fotossíntese, causando problemas ecológicos para o meio aquático.
6. Características Físicas Turbidez
Deve-se à presença de matéria particulada em suspensão na água (matéria orgânica, fitoplâncton e outros organismos microscópicos)
Expressa de forma simplificada, a transparência da água
A turbidez da água bruta: um dos principais parâmetros para a seleção da tecnologia de tratamento
Turbidez deve ser baixa para que a desinfecção seja eficiente
7. Características Físicas
8. Características Físicas
9. Características Químicas da Água Águas naturais tendem a apresentar pH proximo a neutralidadeÁguas naturais tendem a apresentar pH proximo a neutralidade
10. Características Químicas da Água
11. Características Químicas da Água
12. Características Químicas da Água
13. Características Químicas da Água
14. Características Químicas da Água
15. Características Químicas da Água
16. Características Químicas da Água
17. Características Químicas da Água
18. Características Químicas da Água
20. Características Químicas da Água
21. Características Biológicas da Água Entre os organismos que podem ser encontrados na água:
Algas:
Importantes para o equilíbrio ecológico
Podem:
formar camada de lodo
Liberar compostos orgânicos tóxicos ou que produzem sabor e odor desagradáveis
Formar camada de algas na superfície dos reservatórios
Entupir filtros de areia, causar corrosão de estruturas, etc.
Microorganismos patogênicos
São introduzidos na água junto com a matéria fecal de esgotos sanitários. Podem ser de vários tipos: bactérias, vírus, protozoários e vermes.
Possuem sobrevivência limitada no meio
Sua existência é mostrada através de indicadores da presença de matéria fecal no líquido
As bactérias usadas como indicadores de poluição da água por matéria fecal são os coliformes
22. Características Radiológicas A radiação ambiental origina-se de fontes naturais e daquelas produzidas pelo homem
Materiais radioativos:
Naturais: urânio
De origem antropogênica (uso médico ou industrial)
23. Caracterização da Água É a quantificação das impurezas de natureza física, química, biológica e radiológica presentes na água
A partir do conhecimento das impurezas presentes na água se define com segurança a técnica mais adequada para o tratamento
É também por meio da caracterização que se avalia se o tratamento foi satisfatório e se a água distribuída é segura
24. Caracterização da Água Definição de parâmetros:
Objetivo do monitoramento da qualidade da água
Plano de amostragem:
Assegurar a representatividade e a validade das amostras coletadas e analisadas em laboratório. Devem ser réplicas do ambiente físico (concentração dos componentes)
Evitar excesso ou escassez de dados (banco de dados)
Pontos de amostragem
Periodicidade
26. OD Representa a quantidade de oxigênio molecular dissolvido na água
Expresso normalmente em mg/L ou percentual de saturação
27. DBO Parâmetro mais usual de indicação da poluição da matéria orgânica
A determinação envolve a medida do OD utilizado pelos microorganismos na oxidação bioquímica da matéria orgânica
Expressa em mg/L
Está relacionado com matéria orgânica biodegradável
É empregada na determinação da quantidade aproximada de oxigênio que será necessária para oxidar biologicamente a matéria orgânica presente na água
28. DQO Possibilita a determinação mais rápida da demanda de uma amostra de água que a DBO
Representa a quantidade de oxigênio necessário para oxidação da matéria orgânica através de um agente químico
Parâmetro utilizado no monitoramento de sistemas de tratamentos de efluentes e na caracterização de efluentes industriais
Está relacionado com matéria orgânica total (biodegradável e não-biodegradável)
A diferença entre a DBO e a DQO:
DQO: oxidação da matéria orgânica e outros compostos através de reagentes químicos
DBO: a oxidação é realizada por microorganismos
29. Estimativa da poluição DBO5 ?
Águas limpas ? DBO5 na ordem de 2 a 4 mg/l;
Águas poluídas ? várias dezenas de miligramas;
Esgoto doméstico ? chega a 300 mg/l; A DBO é o oxigênio que vai ser respirado pelos decompositores aeróbios para decomposição completa da matéria orgânica dissolvida na água
Medição do potencial poluidorA DBO é o oxigênio que vai ser respirado pelos decompositores aeróbios para decomposição completa da matéria orgânica dissolvida na água
Medição do potencial poluidor
30. Carga poluidora (ou carga de DBO) DBO5 ? dá uma idéia do grau de poluição;
Representa a quantidade de oxigênio que vai ser requerida do corpo d’água na unidade de tempo;
CP = Concentração (DBO5) x Vazão
Superávit ou déficit de oxigênio;
31. Equivalente populacional Poluição orgânica ? f (quantidade média de detritos produzidos diariamente por uma pessoa) ~ 54 g/hab.d
Permite saber de antemão qual o potencial poluidor da indústria mesmo antes de sua instalação
EP ? corresponde à carga poluidora ou carga de DBO5 produzida por uma pessoa diariamente. Permite saber de antemão qual o potencial poluidor de indústria, mesmo antes de sua instalaçãoPermite saber de antemão qual o potencial poluidor de indústria, mesmo antes de sua instalação
36. Água para Abastecimento
38. Processos de Tratamento da Água
39. Aeração As águas naturais normalmente apresentam gases dissolvidos (oxigênio, nitrogênio e gás carbônico)
Águas com elevados teores de gás carbônico apresentam características de agressividade (corrosão) e as que apresentam gás sulfídrico são prejudiciais
É um processo no qual a água é colocada com o ar de forma a transferir substâncias solúveis do ar para a água para se obter o equilíbrio satisfatório entre os teores das mesmas
A aeração somente se justifica nos casos em que as águas a tratar apresentarem carência ou excesso de gases e substâncias voláteis intercambiáveis.
40. Aeração Objetivos:
Remoção de de gases dissolvidos em excesso nas águas e de substâncias voláteis, como: gás carbônico, ácido sulfúrico, substâncias aromáticas, excesso de cloro e metano
Introdução de gases nas águas:
Oxigênio para oxidação de compostos ferrosos e manganosos
Aumento dos teores de oxigênio e nitrogênio dissolvido na água.
Geralmente o processo se aplica em águas que não estão em contato com o ar (águas subterrâneas, águas captadas em galerias de filtração, proveniente do fundo de grandes represas)
Tipos de aeradores:
De cascata: instalações pequenas (vazões não muito elevadas)
De tabuleiros: mais indicados para a adição de oxigênio e oxidação de compostos ferrosos ou manganosos
De repuxo: mais eficiente, podendo ser aplicado em grandes instalações
Gás carbônico: torna a água agressiva; ácido sulfídrico: prejudica esteticamente a água; subst. Aromáticas voláteis e excesso de cloro e metano: causa, ordor e sabor
Um aerador de repuxo compreende tubulações sobre um tanque de coleta de água dotada de uma série de bocais de aspersãoGás carbônico: torna a água agressiva; ácido sulfídrico: prejudica esteticamente a água; subst. Aromáticas voláteis e excesso de cloro e metano: causa, ordor e sabor
Um aerador de repuxo compreende tubulações sobre um tanque de coleta de água dotada de uma série de bocais de aspersão
41. Aerador tipo cascata
42. Coagulação processo através do qual os coagulantes são adicionados à água, reduzindo as forças que tendem a manter separadas as partículas em suspensão
43. Objetivos da coagulação/floculação Remoção da turbidez orgânica ou inorgânica que não sedimenta rapidamente
Eliminação de bactérias e vírus e organismos patogênicos susceptíveis de serem separados por coagulação
Destruição de algas e plâncton em geral
Eliminação de substâncias produtoras de cor e sabor e de precipitados químicos
Remoção de fosfatos
44. Mistura Rápida Coagulação:
Contaminantes orgânicos e inorgânicos presentes na água geralmente estão associados a partículas suspensas ou dissolvidas que podem requerer a coagulação química da água a fim de facilitar a remoção dessas impurezas
Mistura rápida:
Tem a finalidade de promover a dispersão do coagulante à água
Para as reações: necessidade de dispersão do coagulante em toda a água em um tempo muito curto
Coagulantes: sulfato de alumínio, sulfato ferroso, sulfato ferroso clorado, sulfato férrico, cloreto férrico,etc.
Se não for feita corretamente, comprometimento das unidades de jusante
Aumentar a dosagem do coagulante não é suficiente para melhorar a coagulação
Misturadores hidráulicos e mecânicos
A unidade de mistura rápida deve ficar o mais próximo possível dos tanques de floculação
Operação unitária que consiste em distribuir rápida e homogeneamente um coagulante ou outro reagente químico na água a ser tratada, utilizando-se energia hidráulica, mecânica ou outro meio. Trata-se de um procedimento puramente físico que tem a finalidade de garantir a uniformidade do tratamento de toda a massa de água, antes que as reações químicas se completem.Operação unitária que consiste em distribuir rápida e homogeneamente um coagulante ou outro reagente químico na água a ser tratada, utilizando-se energia hidráulica, mecânica ou outro meio. Trata-se de um procedimento puramente físico que tem a finalidade de garantir a uniformidade do tratamento de toda a massa de água, antes que as reações químicas se completem.
45. Sistema Hidráulico Mais utilizados: Calha Parshall e queda d’água originária de vertedouros
Primeiros dispositivos: dispersão através do ressalto hidráulico
Variações através de:
Canais retangulares (por mudança brusca de declividade)
Vertedores
Calhas Parshall:
mais aplicados nas ETAs
Alia a medição da vazão com adequada dispersão do coagulante
48. Floculação ou Mistura Lenta Os floculadores são unidades para promover agregação de partículas formadas na mistura rápida
Impurezas se agregam, formando flocos
Os flocos se aderem se tornando pesados
Posteriormente separados da água nas unidades de decantação e filtração
Existem dois sistemas básicos de floculação:
O sistema hidráulico: utiliza a energia hidráulica disponível, sendo a mesma dissipada pela água em câmaras com chicanas. A água efetua um movimento sinuoso dentro da unidade.
O sistema mecânico: utiliza a energia mecânica externa, a qual é dissipada pela água em tanques apropriados
VIII.5. 2. Mistura lenta ou Floculação O fundamento da mistura lenta, também chamada de floculação é a formação de flocos sedimentáveis de suspensões finas através do emprego de coagulantes. A floculaçâo tem por finalidade aumentar as oportunidades de contato entre as impurezas das águas e os flocos que se formam pela reação do coagulante, pois os flocos até então foramdos bem como as impurezas ainda dispersas não têm peso suficiente para se sedimentarem por peso próprio.
Depois da adição do sulfato de alumínio, a água chega aos floculadores, onde pode recebe cloro para uma desinfecção preliminar e polieletrólito, um produto químico que vai ajudar na floculação. Os flocos formados têm aspecto gelatinoso o que facilita o agregamento de partículas na superfície do floco original. Com esses encontros e ao longo do tempo os flocos aumentam de tamanho (acima de 1 mm de diâmetro) e tornam-se mais sedimentáveis na fase seguinte, a decantação. Os seguintes parâmetros intervêm no processo:
velocidade de escoamento (m/s);
tempo de detenção (minutos);
gradiente de velocidade (s-1).
A velocidade de escoamento deve ser maior que 0,10 m/s para evitar a sedimentação de flocos no próprio floculador. Por outo lado não pode ser muito elevada para não quebrar ou romper os flocos já formados. Uma grandeza fundamental no dimensionamento hdráulico de floculador é o tempo de detenção, que depende, inclusive, muito da temperatura da água. No Brasil costuma-se trabalhar valores de 15 a 20 minutos.VIII.5. 2. Mistura lenta ou Floculação O fundamento da mistura lenta, também chamada de floculação é a formação de flocos sedimentáveis de suspensões finas através do emprego de coagulantes. A floculaçâo tem por finalidade aumentar as oportunidades de contato entre as impurezas das águas e os flocos que se formam pela reação do coagulante, pois os flocos até então foramdos bem como as impurezas ainda dispersas não têm peso suficiente para se sedimentarem por peso próprio.
Depois da adição do sulfato de alumínio, a água chega aos floculadores, onde pode recebe cloro para uma desinfecção preliminar e polieletrólito, um produto químico que vai ajudar na floculação. Os flocos formados têm aspecto gelatinoso o que facilita o agregamento de partículas na superfície do floco original. Com esses encontros e ao longo do tempo os flocos aumentam de tamanho (acima de 1 mm de diâmetro) e tornam-se mais sedimentáveis na fase seguinte, a decantação. Os seguintes parâmetros intervêm no processo:
velocidade de escoamento (m/s);
tempo de detenção (minutos);
gradiente de velocidade (s-1).
A velocidade de escoamento deve ser maior que 0,10 m/s para evitar a sedimentação de flocos no próprio floculador. Por outo lado não pode ser muito elevada para não quebrar ou romper os flocos já formados. Uma grandeza fundamental no dimensionamento hdráulico de floculador é o tempo de detenção, que depende, inclusive, muito da temperatura da água. No Brasil costuma-se trabalhar valores de 15 a 20 minutos.
53. A coagulação/floculação inadequada causa:
Consumo excessivo de floculantes
Diminuição do rendimento da ETA devido a obstrução nos filtros ocasionada por flocos de baixa velocidade de sedimentação
Maior frequencia de lavagem dos filtros
Aumento de perdas de água na produção
54. Decantação é um processo dinâmico de separação de partículas sólidas suspensas nas águas. Essas partículas, sendo mais pesadas do que a água, tenderão a cair para o fundo com certa velocidade (velocidade de sedimentação)
As partículas que não são removidas (por tamanho ou por densidade), devem ser removidas na filtração
Finalidades:
Remoção de areia (caixa de areia)
Remoção de partículas sedimentares finas, sem coagulação (pré-sedimentação, raro)
Retenção de flocos (após coagulação): caso mais frequente em ETAs destinadas à purificação pelos processos de coagulação, decantação e filtração
Remoção de impurezas antes de enviar aos filtros
55. Decantação Classificação:
Em função do escoamento da água:
Decantadores de escoamento horizontal
Decantadores de escoamento vertical
Em função com as condições de funcionamento:
Decantadores do tipo clássico ou convencional: recebem a água já floculada e nos quais se processa apenas a sedimentação
Decantadores com contato de sólidos: unidades mecanizadas que promovem simultâneamente a agitaçãp, a floculação e a decantação
Decantadores com escoamento laminar (tubulares ou de placas): são mais recentes, com maior eficiência
57. Decantador de alta taxa As pesquisas dos engenheiros sanitaristas em busca de novas técnicas, visando a redução dos custos de implantação, manutenção e sobretudo o aperfeiçoamento das ETA, resultaram no desenvolvimento dos módulos de decantação tubulares ou decantadores com regime laminar e também chamados de decantadores de alta taxa. Utilizando então, perfis tubulares, os projetistas têm sido muito bem sucedidos na redução do tempo de detenção da água floculada nos decantadores. As pesquisas dos engenheiros sanitaristas em busca de novas técnicas, visando a redução dos custos de implantação, manutenção e sobretudo o aperfeiçoamento das ETA, resultaram no desenvolvimento dos módulos de decantação tubulares ou decantadores com regime laminar e também chamados de decantadores de alta taxa. Utilizando então, perfis tubulares, os projetistas têm sido muito bem sucedidos na redução do tempo de detenção da água floculada nos decantadores.
58. Filtração Processo de separação sólido-líquido envolvendo fenômenos físicos, químicos e, às vezes, biológicos. Visa a remoção das impurezas da água por sua passagem através de um meio poroso (filtrante). Existem dois tipos principais de filtração:
Estações Clássicas ou convencionais:
Mistura rápida ? floculação ? decantação ? filtração
Estação do tipo filtração direta:
Mistura rápida ? floculação ? filtração
Turbidez não pode ser elevada
Cor que permita dosagens baixas de coagulante
59. Filtração Filtração lenta: quando a velocidade com que a água atravessa o leito filtrante é baixa.
Imita processo de purificação natural
É muito usada, ainda, principalmente em pequenas cidades
Não necessita de energia elétrica e de produtos químicos
Equipamentos e aparelhos mais simples
Presença de película biológica (pele de filtro) ? plâncton, protozoários, bactérias, etc. responsáveis pela digestão e degradação da matéria orgânica contida na água
Filtração rápida (filtro rápido): quando a velocidade com que a água atravessa o leito filtrante é elevada.
60. Filtração lenta
61. Filtração Filtros ascendentes:
Constituídos por camada espessa de areia (2m) mais uma camada de seixos rolados (~60 cm)
Lavagem realizada com velocidade suficiente para expandir a areia
Cuidados no esgoto da lavagem
62. Filtração Filtros descendentes:
Mais utilizados em estações convencionais
A água a filtrar é introduzida na parte superior do filtro e percola no sentido vertical até o reservatório de água filtrada
A lavagem ocorre no sentido inverso
63. Desinfecção é o processo de tratamento que visa a eliminação dos germes patogênicos eventualmente presentes na água
Os desinfetantes devem atender a certos requisitos:
Destruírem os organismos patogênicos
Não serem tóxicos aos seres humanos
Custo razoável
Medição rápida
Ação residual
Principais:
Cloro
Ozona
Ultravioleta
64. Desinfecção Mais largamente utilizado é o cloro:
Facilmente disponível como gás, líquido ou sólido
É barato
É fácil de aplicar devido à sua alta solubilidade
Deixa um residual em solução, de concentração facilmente determinável
É capaz de destruir a maioria dos microorganismos patogênicos
Desvantagens:
O cloro é um gás venenoso e corrosivo
Pode causar problemas de gosto e odor
65. Desinfecção Ozônio:
Oxidação da matéria orgânica, produzindo ozonidas e CO2
Alvejamento e melhoria da cor
Redução dos teores de ferro e manganês
Remoção de certas substâncias biodegradáveis
Não é afetado pela presença de amônia como o cloro
Agente poderoso, de ação rapidíssima
Mais eficiente que o cloro na remoção de esporos, cistos de amebas
Desvantagem: residuais obtidos não são persistentes, desaparecem em pouco tempo
66. Desinfecção Ultravioleta
Envolve a exposição de um filme de água à luz ultravioleta produzida por lâmpadas de vapores de mercúrio com bulbo de quartzo
As lâmpadas produzem luz ultravioleta com 25-30% de energia dentro da região espectral de 2537 A (dentro de zona de ação bactericida)
Grande custo de operação e manutenção
Resume-se a pequenas instalações de uso domiciliar ou comunitário e usos industriais
67. Flúor adicionado na forma de ácido fluorsilícico, fluorsilicato de sódio, fluoreto de sódio ou fluoreto de cálcio, para agir preventivamente contra a decomposição de esmalte nos dentes. Fluoretação
68. Técnicas de Tratamento de Água Etapas do tratamento:
Clarificação (processo primário: coagulação, decantação e filtração)
Desinfecção
Fluoretação
Estabilização química
A combinação de processos e operações unitárias dão origem ao que se chama Técnicas de Tratamento de Água
69. Técnicas de Tratamento da Água Filtração lenta:
Tratamento por processo biológico
Sem coagulante químico + menor frequência de limpeza dos filtros
Requer espaços grandes
Comunidades rurais
Taxas de filtração: 3 a 6 m3m-2d-1
70. Técnicas de Tratamento da Água Filtração direta:
Inclui as técnicas em que os filtros rápidos são as únicas unidades destinadas à remoção de sólidos presentes na água e nas quais a água bruta é coagulada antes de ser encaminhada às unidades de filtração
Filtração direta descendente
Filtração direta descendente com floculação
Filtração direta ascendente
Dupla filtração
Taxas de filtração: 120 a 360 m3m-2d-1
Filtros lavados em intervalos de 20 a 50 horas ou menos
75. Técnicas de Tratamento de Água Tratamento convencional
Aqui, após a coagulação, a água é sempre floculada e decantada antes de ser encaminhada às unidades de filtração rápida, que são em geral de escoamento descendente
76. Seleção de técnicas de tratamento Objetivo do tratamento:
Sanitário
Estético
Requisitos da Port. MS 518/04
Estabilidade química
77. Seleção de técnicas de tratamento Um dos principais fatores na definição da técnica é a qualidade da água bruta
Deve-se considerar a variação sazonal das características da água bruta
A água pode ser tratada por mais de uma técnica
Filtração direta possui o menor custo de implantação e permite o tratamento de águas com maior quantidade de matéria em suspensão
Filtração lenta é vantajosa para operação e manutenção
Todas as técnicas apresentam vantagens e desvantagens e limitações de aplicação
A escolha da tecnologia de tratamento deve basear-se em investigações de laboratório e em instalações piloto