ECE_gua (1)

Prévia do material em texto

<p>Tratamento de</p><p>água</p><p>IT</p><p>3</p><p>8</p><p>6</p><p>–</p><p>P</p><p>ro</p><p>ce</p><p>ss</p><p>o</p><p>s</p><p>Q</p><p>uí</p><p>m</p><p>ic</p><p>o</p><p>s</p><p>e</p><p>B</p><p>io</p><p>q</p><p>uí</p><p>m</p><p>ic</p><p>o</p><p>s</p><p>I386 1</p><p>Tratamento de água</p><p>1) Grandeza e unidades usadas em controle de qualidade das</p><p>águas;</p><p>2) Parâmetros de qualidade da água;</p><p>3) Águas naturais e seus usos para fins industriais e potáveis;</p><p>4) Clarificação da água e remoção de alguns elementos</p><p>indesejáveis</p><p>5) Abrandamento da água e desmineralização.</p><p>I386 2</p><p>Água</p><p>• Substância “complexa”</p><p>• Excelente solvente</p><p>45 x 1045 moléculas de água Água</p><p>5 % água</p><p>doce</p><p>95 %água</p><p>salgada</p><p>I386 3</p><p>Quantidade de água disponível</p><p>A quantidade de água doce disponível para consumo é</p><p>extremamente escassa</p><p>Distribuição da água no planeta A cada 1000 L</p><p>97,5% nos oceanos</p><p>1,8% em geleiras</p><p>975 L</p><p>18 L</p><p>0,6% nas camadas subterrâneas 6 L</p><p>0,015% nos lagos e rios</p><p>0,005% de umidade no solo</p><p>150 mL</p><p>50 mL</p><p>0,0009% em forma de vapor na</p><p>atmosfera</p><p>9 mL</p><p>0,00004% na matéria viva 0,4 mL</p><p>I386 4</p><p>Água</p><p>• Padrões de potabilidade</p><p>• Normas de qualidade para</p><p>água de abastecimento</p><p>I386 5</p><p>Água – considerações gerais sobre projetos de</p><p>tratamento de água</p><p>Cuidados na</p><p>escolha do</p><p>manancial</p><p>Origem do</p><p>tratamento</p><p>Qualidade da</p><p>operação e os</p><p>problemas de</p><p>manutenção</p><p>I386 6</p><p>Água - Parâmetros de qualidade</p><p>Físico</p><p>• Sólidos [mg/L]</p><p>• Turbidez [NTU]</p><p>• Cor [comparação com uma escala</p><p>arbitrária de cor]</p><p>• Sabor e odor [teste de limiar</p><p>odorífico]</p><p>• Temperatura [ºC]</p><p>• Condutividade [S/cm].</p><p>Químico</p><p>• pH [expressa a concentração de íons</p><p>H+]</p><p>• Alcalinidade [mg CaCO3/L]</p><p>• Dureza [mg Ca ou Mg/L]</p><p>• Metais [mg/L]</p><p>• Flúor [mg/L]</p><p>• Matéria orgânica</p><p>• Oxigênio dissolvido</p><p>• Demanda de oxigênio</p><p>I386 7</p><p>Água - Tratamento</p><p>Projeto de</p><p>tratamento</p><p>de água</p><p>Natureza da</p><p>água bruta</p><p>Qualidade</p><p>desejada</p><p>para a água</p><p>tratada</p><p>Tratamento: é um termo genérico aplicado à conversão da água não-potável em</p><p>potável.</p><p>Finalidades: Remoção de produtos nocivos à saúde.</p><p>A maioria dos processos envolve as etapas:</p><p>- Remoção de sólidos grosseiros, areia e lama;</p><p>- Adição de agentes coagulantes/floculantes;</p><p>- Decantação;</p><p>- Filtração;</p><p>- Adição de flúor; e Cloração</p><p>I386 8</p><p>Finalidades da</p><p>purificação e</p><p>principais processos</p><p>Principais processos de purificação</p><p>• Higiênica</p><p>• Estética</p><p>• Econômica</p><p>• Por gravidade</p><p>• Por aspersão</p><p>• Outros processos( difusão de ar ou</p><p>aeração forçada)</p><p>Aeração</p><p>• Simples</p><p>• Após a coagulação</p><p>Sedimentação ou</p><p>decantação</p><p>• Aplicação de coagulantes e</p><p>substâncias auxiliares</p><p>Coagulação</p><p>• Lenta</p><p>• Rápida</p><p>• Em leito de contato</p><p>• Superfiltração</p><p>Filtração</p><p>• leitos</p><p>Tratamento por</p><p>contato</p><p>I386 9</p><p>Finalidades da</p><p>purificação e</p><p>principais processos</p><p>Principais processos de purificação</p><p>• Higiênica</p><p>• Estética</p><p>• Econômica</p><p>• Cloro e seus compostos</p><p>• Ozona</p><p>• Raios ultra violeta</p><p>• Outros processos</p><p>Desinfecção</p><p>• Uso do carvão ativado</p><p>• Substituição do processo de</p><p>cloração</p><p>Sabor e odor</p><p>• Cal</p><p>• Carbonato de sódio</p><p>• Metafosfato</p><p>• Silicato e outros</p><p>Controle da</p><p>corrosão</p><p>• Processo da cal</p><p>• Do carbonato de sódio</p><p>• Zeólitos</p><p>Correção da</p><p>dureza</p><p>I386 10</p><p>As águas que mais frequetemente dispensam tratamento:</p><p>fontes, poços profundos bem protegidos, galerias de infiltração</p><p>e de bacias de captação ou de acumulação.</p><p>Atributo Unidade Limite</p><p>desejável</p><p>Máximo</p><p>tolerável</p><p>Dureza (mg/l) < 100 200</p><p>Cor (mg/l) < 30 50</p><p>Turbidez (mg/l) < 10 25</p><p>Ferro (mg/l) < 0,3 1</p><p>Coliformes (NMP/100 ml) < 50 100</p><p>Tratamentos mais comuns:</p><p>I386 11</p><p>CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS (RESOLUÇÃO CONAMA Nº20,</p><p>18/06/86)</p><p>• Águas Doces:</p><p>Classe Especial:</p><p>Destinadas:</p><p>•Ao abastecimento doméstico sem prévia ou simples desinfecção.</p><p>Classe 1</p><p>•Ao abastecimento doméstico após tratamento simplificado.</p><p>•À proteção das comunidades aquáticas.</p><p>•À recreação de contato primário.</p><p>•À irrigação de hortaliças e frutas que são consumidas com casca.</p><p>•À preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas.</p><p>•À criação natural e/ou intensiva (aqüicultura) de espécies destinadas à</p><p>alimentação humana.</p><p>I386 12</p><p>CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS (RESOLUÇÃO CONAMA Nº20,</p><p>18/06/86)</p><p>Classe 2</p><p>•Destinadas:</p><p>•Ao abastecimento doméstico após tratamento convencional.</p><p>•À proteção das comunidades aquáticas.</p><p>•À recreação de contato primário.</p><p>•À irrigação de hortaliças e plantas frutíferas.</p><p>•À criação natural e/ou intensiva (aqüicultura) de espécies destinadas à alimentação humana.</p><p>Classe 3</p><p>•Destinadas:</p><p>•Ao abastecimento doméstico após tratamento convencional.</p><p>•À irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras.</p><p>•À dessedentação de animais.</p><p>I386 13</p><p>CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS (RESOLUÇÃO CONAMA Nº20, 18/06/86)</p><p>Classe 4</p><p>Destinadas:</p><p>•À navegação</p><p>•À harmonia paisagística</p><p>Aos usos menos exigentes.</p><p>Águas salgadas</p><p>Classe 5</p><p>Destinadas:</p><p>À recreação de contato primário</p><p>À proteção das comunidades aquáticas</p><p>À criação natural e/ou intensiva de espécies destinadas à alimentação humana.</p><p>I386 14</p><p>CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS (RESOLUÇÃO CONAMA Nº20,</p><p>18/06/86)</p><p>•Classe 6</p><p>Destinadas:</p><p>•À navegação comercial</p><p>•À harmonia paisagística</p><p>•À recreação de contato secundário.</p><p>•Águas salobras</p><p>•Classe 7 (mesmas Classe 5)</p><p>•Classe 8 (mesmas Classe 6)</p><p>I386 15</p><p>Uso Geral Uso específico Qualidade Requerida</p><p>Abastecimento</p><p>doméstico</p><p>- Isenta de substâncias prejudiciais à saúde;</p><p>- Isenta de organismos prejudiciais à saúde;</p><p>- Baixa dureza;</p><p>- Esteticamente agradável.</p><p>Abastecimento</p><p>industrial</p><p>Água incorporada ao produto</p><p>(alimentos e bebidas)</p><p>- Isenta de substâncias prejudiciais à saúde;</p><p>- Isenta de organismos prejudiciais à saúde;</p><p>- Esteticamente agradável.</p><p>Água entra em contato com o</p><p>produto</p><p>- Variável com o produto.</p><p>Água não entra em contato com o</p><p>produto (caldeiras, refrigeração)</p><p>- Baixa dureza;</p><p>Baixa agressividade.</p><p>Irrigação Hortaliças, produtos ingeridos crus</p><p>ou com casca.</p><p>- Isenta de substâncias prejudiciais à saúde;</p><p>- Isenta de organismos prejudiciais à saúde;</p><p>Demais plantações - Isenta de substâncias prejudiciais ao solo e às</p><p>plantações;</p><p>- Salinidade adequada.</p><p>Relação entre Usos e Requisitos de Qualidade de Água</p><p>I386 16</p><p>Uso Geral Uso específico Qualidade Requerida</p><p>Dessedentação Animal - Isenta de substâncias prejudiciais à</p><p>saúde dos animais;</p><p>- Isenta de organismos prejudiciais à</p><p>saúde dos animais;</p><p>Preservação da Fauna</p><p>e da Flora</p><p>- Variável com a fauna e a flora.</p><p>Recreação e Lazer Contato primário (contato direto com</p><p>o meio líquido: natação, surf...)</p><p>- Isenta de substâncias prejudiciais à</p><p>saúde;</p><p>- Isenta de organismos prejudiciais à</p><p>saúde;</p><p>- Baixos teores de sólidos suspensos e</p><p>de óleos e graxas.</p><p>Contato secundário (navegação,</p><p>pesca...)</p><p>- Aparência agradável.</p><p>Geração de Energia Usinas hidrelétricas. - Baixa Agressividade</p><p>Usinas Nucleares ou termoelétricas. - Baixa Dureza</p><p>Transporte - Baixo teor de material grosseiro</p><p>Relação entre Usos e Requisitos de Qualidade de Água</p><p>I386 17</p><p>Classes de águas doces em função dos usos</p><p>(Resolução CONAMA nº20, 18/06/86)</p><p>USO</p><p>Classes (maior para menor exigência)</p><p>Especial 1 2 3 4</p><p>Abastecimento doméstico X X(a) X(b) X(b)</p><p>Preservação do Equilíbrio Natural das</p><p>comunidades Aquáticas</p><p>X</p><p>Recreação de Contato Primário X X</p><p>Proteção de Comunidades Aquáticas X X</p><p>Irrigação X(c) X(d) X(e)</p><p>Aqüicultura X X</p><p>Dessedentação de Animais X</p><p>Navegação X</p><p>Harmonia Paisagística X</p><p>Usos menos exigentes X</p><p>(a) após tratamento simples.</p><p>(b) após tratamento convencional.</p><p>(c) hortaliças e frutas rentes ao solo.</p><p>(d) hortaliças e plantas frutíferas.</p><p>(e) culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras.</p><p>I386 18</p><p>Água - Tratamento</p><p>• Estações de tratamento de água (ETA) utilizadas no Brasil</p><p>• Estações de tratamento convencionais</p><p>• Estação de filtração direta</p><p>• Estação de flotação a ar dissolvido</p><p>As características físico-químicas e a tratabilidade definem o tipo mais adequado</p><p>I386 19</p><p>Alcance das</p><p>instalações e</p><p>programação</p><p>ETA GUANDU</p><p>Localização</p><p> Facilidade de acesso e</p><p>transporte</p><p> Disponibilidade de</p><p>energia elétrica</p><p> Facilidade para</p><p>afastamento de água</p><p>de lavagem</p><p> Disponibilidade de</p><p>terreno</p><p> Cota topográfica</p><p>favorável para adução</p><p> Condições topográficas</p><p>e geológicas</p><p>satisfatórias</p><p> Custo razoável do</p><p>terreno</p><p> Condições de vizinhança</p><p>I386 20</p><p>GRADEAMENTO</p><p>DECANTAÇÃO</p><p>FLOCULAÇÃO</p><p>DECANTAÇÃO</p><p>e FILTRAÇÃO</p><p>REMOÇÃO de</p><p>MICROORGANISMOS</p><p>REMOÇÃO de</p><p>COR, SABOR e ODOR</p><p>REMOÇÃO de</p><p>MATERIAL MINERAL</p><p>(a)</p><p>(c)</p><p>(b)</p><p>(f)</p><p>(e)</p><p>(d)</p><p>(p)</p><p>ESQUEMA DE UMA E.T.A.</p><p>A água bruta dos rios é bombeada até a estação de tratamento,</p><p>nesta fase passa por grades para reter galhos, troncos e material</p><p>grosseiro flutuante.</p><p>a) Entrada de água bruta</p><p>b) Saída do material grosseiro retirado da água bruta.</p><p>c) Entrada da água nos decantadores.</p><p>d) Adição de substâncias químicas que participam do processo</p><p>inicial de tratamento da água (cloro, Al2(SO4)3 e cal).</p><p>Cloro = usado na desinfecção (destruição dos microorganismos</p><p>causadores de doenças)</p><p>Al2(SO4)3 = usado na coagulação das partículas.</p><p>Cal = usada para correções de pH.</p><p>•Saída do material prontamente sedimentável.</p><p>f) Entrada nas câmaras de floculação.</p><p>g) Saída do material floculado.</p><p>h) Entrada da água nos decantadores secundários.</p><p>Normalmente a decantação é acompanhada de uma filtração</p><p>formada por um leito composto de carvão areia e cascalho.</p><p>i) Saída contínua do material sedimentado.</p><p>j) Etapa terciária de tratamento para retirada da flora</p><p>microbiana (fungos, algas, bactéria e protozoários).</p><p>k) Adição de cloro (cloro líquido ou dióxido de cloro).</p><p>l) Saída de material.</p><p>m) Adição de sílica ativada, polieletrólitos ou adsorção em</p><p>carvão ativado.</p><p>n) Entrada da água nas etapas de polimento.</p><p>o) Saída de material.</p><p>p) Entrada da água nas etapas de polimento (correção de</p><p>alcalinidade, dureza e teores de sais de ferro e manganês).</p><p>q) Saída de material.</p><p>r) Água tratada pronta para distribuição.</p><p>(g)</p><p>(h)</p><p>(q)</p><p>(i)</p><p>(r)</p><p>(o)</p><p>(k) (j)</p><p>(n)</p><p>(l)</p><p>(m)</p><p>I386 21</p><p>Estação de Tratamento de Água</p><p>O CICLO DE SANEAMENTO</p><p>I386 22</p><p>ETA - GUANDU</p><p>I386 23</p><p>AERAÇÃO</p><p>I386 24</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Tratamento de águas subterrâneas</p><p> Aeração e arejamento (águas que apresentam carência ou</p><p>excesso de gases intercambiáveis, bem como para as que contém CO2 em</p><p>excesso, ferro dissolvido, manganês e substâncias voláteis aromáticas de</p><p>origem vegetal, acumuladas em represas e em processo de fermentação)</p><p>• fase gasosa, normalmente o ar, e a água são colocadas em</p><p>contato estreito</p><p>• transferir substâncias voláteis da água para o ar e substâncias</p><p>solúveis do ar para a água</p><p>• equilíbrio satisfatório entre os teores das mesmas</p><p>I386 25</p><p>Aeração- Princípios teóricos</p><p>𝜕𝐶</p><p>𝜕𝑡</p><p>= 𝐾𝐿</p><p>𝐴</p><p>𝑉</p><p>(𝐶𝑠 − 𝐶)</p><p>Integrando:</p><p>𝐶𝑠 − 𝐶 = (𝐶𝑆 − 𝐶0)𝑒−𝐾𝐿</p><p>𝐴</p><p>𝑉</p><p>• Onde:</p><p>Co= concentração inicial do gás</p><p>Cs =concentração de saturação</p><p>C=concentração do instante t</p><p>KL= coeficiente de transferência</p><p>A= área através da qual ocorre transferência</p><p>V = volume de água</p><p> Efeito da temperatura</p><p> Efeito da pressão</p><p>I386 26</p><p>TIPOS DE AERADORES</p><p>Cascata</p><p> Remoção de gás carbônico e</p><p>substâncias voláteis.</p><p> Queda total de 0,75 a 3,0 metros.</p><p> Plataformas circulares ou</p><p>retangulares</p><p>I386 27</p><p>Bandeja</p><p>TIPOS DE AERADORES</p><p> Adição de oxigênio e oxidação</p><p>de compostos ferrosos ou</p><p>manganosos</p><p> 3 a 9 tabuleiros iguais</p><p> Camada de material granulado</p><p>- superfície de contato.</p><p>I386 28</p><p>Ar Difuso Aspersão</p><p>TIPOS DE AERADORES</p><p>I386 29</p><p>Aeração</p><p>• Vídeos</p><p>• https://www.youtube.com/watch?v=_McHTrrOPhk</p><p>• https://www.youtube.com/watch?v=OO8obWLpmp8</p><p>I386 30</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=_McHTrrOPhk</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=_McHTrrOPhk</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=OO8obWLpmp8</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=OO8obWLpmp8</p><p>GRADEAMENTO</p><p>I386 31</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Gradeamento</p><p> Remoção de Sólidos em Suspensão</p><p>I386 32</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Gradeamento</p><p> Remoção de Sólidos em Suspensão</p><p>• Material grosseiro de origem animal e vegetal</p><p>• Grades ou peneiras – flutuantes – junto à captação</p><p>• Objetivo: evitar que plantas, crustáceos ou ainda detritos</p><p>grosseiros sejam admitidos na ETA.</p><p>I386 33</p><p>DECANTAÇÃO</p><p>I386 34</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Decantadores</p><p>I386 35</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Decantadores</p><p> Remoção de Sólidos em Suspensão</p><p>• Material grosseiro de origem mineral</p><p>• Sedimentação</p><p>• Antes do bombeamento – evitar problemas nas bombas</p><p>• Construídos de alvenaria</p><p>• Seção alargada do duto de captação – velocidade de escoamento é</p><p>reduzida – permitir a sedimentação</p><p>• Decantação/sedimentação – separação de partículas sólidas suspensas</p><p>nas águas</p><p>• Processo comum em tratamento da água – forças gravitacionais.</p><p>I386 36</p><p>Saída</p><p>Vertedor de</p><p>saída</p><p>Defletor</p><p>Lodo de</p><p>fundo Saída de</p><p>lodo</p><p>Entrada</p><p>Fluxo</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Decantador retangular de fluxo horizontal</p><p>I386 37</p><p>COAGULAÇÃO/ FLOCULAÇÃO</p><p>I386 38</p><p>Coagulação/ Floculação: alteração físico-</p><p>química de partículas coloidais de uma</p><p>água.</p><p>Decantação</p><p>Filtração</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Remoção de Sólidos em Suspensão Finamente Divididos</p><p>Figura 8.1</p><p>Página 94</p><p>Coloides: dispersão de</p><p>pequenas partículas de um</p><p>material em outro</p><p>D</p><p>e</p><p>no</p><p>m</p><p>in</p><p>a</p><p>çã</p><p>o</p><p>sol Dispersão de um sólido em um</p><p>líquido ou em um sólido</p><p>Hidrófobo</p><p>ou</p><p>Hidrófilo</p><p>Emulsão Dispersão de um líquido em um</p><p>líquido</p><p>Aerossol Dispersão de um líquido ou um</p><p>sólido em um gás</p><p>Trazem consigo uma carga elétrica</p><p>que produz uma força de repulsão</p><p>mútua</p><p>Redução e/ ou neutralização da</p><p>carga favorecem a aglomeração</p><p>I386 39</p><p>Coloides em sistemas aquáticos</p><p>• Apresentam, geralmente, carga elétrica</p><p>negativa. A carga pode se originar de:</p><p>• Dissociação de subtâncias que</p><p>constituiam o cristal natural</p><p>• De reações químicas na superfície</p><p>• Da adsorção de íons</p><p>Carga e variação de potencial na</p><p>superfície de uma partícula</p><p>I386 40</p><p>Etapas do Tratamento de Água</p><p>Tratamento Secundário - Mecanismo da coagulação</p><p>Sedimentação Floculação Mistura rápida</p><p>Coloides</p><p>Al2O3 Al2O3</p><p>Al</p><p>ou</p><p>Fe</p><p>A</p><p>lc</p><p>a</p><p>lin</p><p>id</p><p>a</p><p>d</p><p>e</p><p>Sílica</p><p>Polieletrótiltos</p><p>P</p><p>o</p><p>te</p><p>n</p><p>c</p><p>ia</p><p>l</p><p>Z</p><p>e</p><p>ta</p><p>C</p><p>o</p><p>n</p><p>c</p><p>e</p><p>n</p><p>tr</p><p>a</p><p>ç</p><p>ã</p><p>o</p><p>I</p><p>ô</p><p>n</p><p>ic</p><p>a</p><p>Dosagem de coagulante</p><p>(0,1 – 30s)</p><p>Desestabilização rápida dos colóides</p><p>0</p><p>Polieletrólitos aniônicos</p><p>ou catiônicos</p><p>T</p><p>a</p><p>m</p><p>a</p><p>n</p><p>h</p><p>o</p><p>d</p><p>o</p><p>f</p><p>lo</p><p>c</p><p>o</p><p>Tempo</p><p>(20 – 30min)</p><p>24,2 – 6,1 cm/s</p><p>Geração e crescimento dos flocos</p><p>Adaptado de: Eckenfelder Jr, W.W – INDUSTRIAL WATER POLLUTION CONTROL</p><p>I386 41</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Remoção de Sólidos em Suspensão Finamente Divididos</p><p> Coagulação / Floculação:</p><p>• Transformar impurezas que se encontram em suspensão, em estado coloidal,</p><p>e algumas que se encontram dissolvidas, em partículas que possam ser</p><p>removidas pela decantação e filtração.</p><p>• Adição de coagulante que forma, dentre outros, produto insolúvel destinado</p><p>a remover as impurezas responsáveis pela cor, turbidez, bem como bactérias,</p><p>vírus e outros elementos considerados indesejáveis.</p><p>• Esses aglomerados gelatinosos se reúnem formando flocos.</p><p>I386 42</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Remoção de Sólidos em Suspensão Finamente Divididos</p><p> Coagulação / Floculação:</p><p>• Coagulação: processo através do qual os coagulantes são adicionados à</p><p>água, reduzindo as forças que tendem a manter separadas as partículas em</p><p>suspensão.</p><p>• Floculação: Aglomeração das partículas por efeito de transporte de fluido,</p><p>de modo a formar partículas de maior tamanho que possam sedimentar</p><p>por</p><p>gravidade.</p><p>• Para cada valor de pH e turbidez da água captada, existe uma quantidade</p><p>de agente floculante a ser adicionada.</p><p>• Entre os agentes floculantes, o sulfato de alumínio é o mais utilizado,</p><p>embora o sulfato ferroso e o aluminato de sódio também sejam empregados.</p><p>I386 43</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Floculação:</p><p> Teste de jarro (jar test)</p><p> Remoção de Sólidos em Suspensão Finamente Divididos</p><p>I386 44</p><p>C O A G U L A N T E S F A I X A DE pH</p><p>Sulfato de alumínio 5,0 À 8,0</p><p>Sulfato Ferroso 8,5 À 11,0</p><p>Sulfato Férrico 5,0 À 11,0</p><p>Cloreto Férrico 5,0 À 11,0</p><p>Sulfato Ferroso Clorado ACIMA DE 4,0</p><p>Aluminato de Sódio e Sulfato de Alumínio 6,0 À 8,5</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Remoção de Sólidos em Suspensão Finamente Divididos</p><p> Coagulação / Floculação:</p><p>• Entre os agentes floculantes, o sulfato de alumínio é o mais utilizado, embora</p><p>o sulfato ferroso e o aluminato de sódio também sejam empregados.</p><p>• As faixas de pH em que geralmente se obtém as condições ótimas de</p><p>tratamento:</p><p>I386 45</p><p>COAGULAÇÃO/ FLOCULAÇÃO</p><p>MISTURA RÁPIDA</p><p>I386 46</p><p>Unidades de</p><p>mistura</p><p>M</p><p>IS</p><p>TU</p><p>R</p><p>A</p><p>RÁPIDA</p><p>LENTA</p><p>- A taxa de colisão entre</p><p>as partículas é</p><p>resultado do</p><p>movimento do fluido</p><p>Quando aplicada à</p><p>coagulação</p><p>Quando aplicada à</p><p>floculação</p><p>A AGITAÇÃO é agente físico</p><p>Fatores que afetam o processo</p><p>Tempo de mistura</p><p>Grau de agitação</p><p>I386 47</p><p>Coagulação –</p><p>floculação</p><p>•GRADIENTE DE VELOCIDADE.</p><p>Qual a importância do</p><p>gradiente de velocidade?</p><p>• O agente físico</p><p>responsável pela</p><p>realização da coagulação</p><p>e da floculação é a</p><p>agitação mais ou menos</p><p>intensa da água.</p><p>• O “grau de agitação” ou</p><p>intensidade da mistura é</p><p>avaliado pelo parâmetro</p><p>gradiente de velocidade.</p><p>Duas partículas i e j, de raio ri e rj, movendo-se com</p><p>velocidade diferentes, chocam-se com mais facilidade a</p><p>gradientes de velocidade mais elevados.</p><p>Colisões entre partículas são induzidas pela presença de</p><p>gradientes de velocidade na água</p><p>I386 48</p><p>I386 49</p><p>Coagulação –</p><p>floculação</p><p>• A partir do conceito</p><p>de viscosidade</p><p>• O tempo de detenção</p><p>para mistura rápida</p><p>pode ser calculado</p><p>pela equação</p><p>Segundo a NBR 12216 quando ensaios de laboratório não podem ser realizados a</p><p>dispersão de coagulantes metálicos deve ser feita a gradientes de velocidade</p><p>compreendidos entre 700 s-1 e 1100 s- 1, com um tempo de mistura não superior a 5 s.</p><p>Independentemente da equação utilizada, o conceito de gradiente de velocidade é</p><p>considerado em várias etapas do tratamento: na unidade de mistura rápida; nos</p><p>floculadores; nas comportas de acesso aos decantadores; no canal de água floculada; nas</p><p>cortinas de distribuição no interior das unidades de decantação.</p><p>I386 50</p><p>Coagulação –floculação</p><p>Sobre essa equação</p><p>• Tem sido contestada por assumir um regime de escoamento laminar quando</p><p>nas unidades de mistura rápida e floculação predomina o regime</p><p>turbulento.</p><p>• É extensivamente utilizada para projeto e para operação das unidades de</p><p>mistura rápida.</p><p>• É corrobora pela NBR 12216, sendo que os parâmetros envolvidos têm</p><p>sido testados em escala real com bons resultados.</p><p>I386 51</p><p>Coagulação –</p><p>floculação</p><p>Frequência de choques por unidade de volume</p><p>Para que ocorra tem que</p><p>haver contato</p><p>É proporcional:</p><p>• Ao gradiente de velocidade (G)</p><p>• À concentração (ni, nj) dessas partículas</p><p>• Ao raio de colisão (Rij), igual a ½(di+ dj).</p><p>taxa de redução de partículas</p><p>Depende da:</p><p>• Do gradiente de velocidade</p><p>• Do quadrado da concentração de partículas</p><p>• Do cubo do raio de colisão</p><p>I386 52</p><p>Parâmetro Efeito</p><p>Do gradiente de velocidade Aumentando o gradiente de velocidade, a</p><p>floculação é mais rápida, até um limite no qual</p><p>os flocos podem suportar a ação do</p><p>cisalhamento hidrodinâmico sem se quebrarem.</p><p>A solução é aplicar gradientes decrescentes à</p><p>medida que os flocos crescem. Isso se chama</p><p>floculação escalonada.</p><p>Do quadrado da concentração de</p><p>partículas</p><p>Águas de turbidez muito baixa são mais difíceis</p><p>de flocular que águas de turbidez mais</p><p>elevada.</p><p>Neste caso se recorre ao aumento artificial da</p><p>concentração de partículas aplicando-se um</p><p>auxiliar de coagulação.</p><p>Do cubo do raio de colisão ou seja, do volume das partículas.</p><p>I386 53</p><p>MISTURA RÁPIDA</p><p>Tem a finalidade de promover a dispersão do coagulante na</p><p>água a ser tratada para obter o maior grau possível de</p><p>homogeneização, de maneira que as taxas de reação ocorram</p><p>uniformemente em todo o volume.</p><p>I386 54</p><p>M</p><p>is</p><p>tu</p><p>ra</p><p>r</p><p>á</p><p>p</p><p>id</p><p>a</p><p>É realizada por uma intensa turbulência</p><p>interna, ou por turbulência externa aplicada</p><p>por dispositivos mecânicos, ou uma</p><p>combinação das duas.</p><p>A reação química de formação dos</p><p>hidróxidos de ferro ou alumínio se completa</p><p>em 6 a 7 segundos.</p><p>Quando do emprego de polímeros como</p><p>auxiliares de coagulação, que a aplicação</p><p>ocorra 5 a 10 min após a dispersão do</p><p>coagulante</p><p>Para que ocorra uma reação adequada</p><p>Todos os produtos químicos que alteram o</p><p>pH (cal, soda, ácidos, cloro e outros) são</p><p>aplicados a montante do ponto de aplicação</p><p>do sulfato de alumínio para assegurar uma</p><p>completa dissolução da mistura.</p><p>O pH da água bruta deve ser corrigido</p><p>previamente para que depois da reação</p><p>com o sulfato de alumínio resulte o pH ótimo</p><p>de coagulação.</p><p>A dosagem de sulfato de alumínio deve ser</p><p>efetuada a uma taxa constante na câmara</p><p>de mistura, de modo que seja imediata e</p><p>uniformemente distribuído na água.</p><p>Maior dificuldade</p><p>A dificuldade é que as quantidades de coagulante são muito pequenas</p><p>comparadas ao volume de água a ser tratado</p><p>I386 55</p><p>• Soluções muito diluídas de</p><p>sulfato de alumínio podem se</p><p>hidrolisar antes de sua</p><p>aplicação;</p><p>• A literatura sugere valores</p><p>entre 0,5 % e 2% como</p><p>ideais a serem adotados na</p><p>operação ou no projeto de</p><p>uma estação de tratamento</p><p>de água.</p><p>I386 56</p><p>Como promover a dispersão?</p><p>Mistura rápida hidráulica (ou estática)</p><p>Mistura rápida mecânica (ou rápida)</p><p>I386 57</p><p>A NBR 12216 reconhece como dispositivos de mistura:</p><p>• Qualquer trecho ou seção de canal ou canalização que produza perda de</p><p>carga compatível com as condições desejadas (gradiente de velocidade e</p><p>condições de mistura);</p><p>• Agitadores mecanizados;</p><p>• Difusores que produzam jatos da solução coagulante no interior da água a</p><p>ser tratada;</p><p>• Entrada de bombas centrífugas;</p><p>• Qualquer singularidade onde ocorra turbulência intensa;</p><p>• Canal ou canalização com anteparos ou chicanas;</p><p>• Ressalto hidráulico</p><p>I386 58</p><p>Mistura hidráulica</p><p>A mistura hidráulica pode</p><p>ser realizada:</p><p> Em linha.</p><p> Por singularidades nas</p><p>canalizações.</p><p> Por misturador estático.</p><p> Por ressalto hidráulico.</p><p>I386 59</p><p>Uma perda de carga ∆h,</p><p>produzida pelo</p><p>deslocamento de um fluido</p><p>de massa especifica ρ a</p><p>uma vazão Q, dissipa uma</p><p>potência</p><p>P = ρ.g.Q.∆h.</p><p>I386 60</p><p>Mistura rápida</p><p>em linha:</p><p>Pode ser em conduto</p><p>aberto ou fechado. Perdas</p><p>de carga em consequência</p><p>do escoamento ao longo</p><p>dos encanamentos</p><p>I386 61</p><p>Forçado</p><p>I386 62</p><p>Mistura rápida em</p><p>singularidades de</p><p>canalização</p><p>As perdas de carga localizadas</p><p>decorrerem especificamente de</p><p>pontos ou partes bem</p><p>determinadas da tubulação.</p><p>Dispositivos: curva ou mudança</p><p>de direção; expansão súbita;</p><p>placa de orifício; válvula e</p><p>qualquer outra peça que</p><p>provoque uma perda de carga</p><p>localizada</p><p>Placa de</p><p>orifício</p><p>I386 63</p><p>Mistura rápida</p><p>hidráulica</p><p>• Ressalto hiudráulico:</p><p>Utilizam energia</p><p>hidráulica para</p><p>dispersão do</p><p>coagulante</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=XaDISNRUWCo</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=UwyhBxWmz</p><p>GQ</p><p>I386 64</p><p>Ressalto</p><p>hidráulico</p><p>Ocorre na transição de um</p><p>escoamento supercrítico para</p><p>um subcrítico, que são</p><p>definidos pelo número de</p><p>Froude, que é dado pela</p><p>equação</p><p>Representa a razão entre</p><p>as</p><p>forças inerciais e</p><p>gravitacionais.</p><p>SUPERCRITICO: NÃO VOLTA</p><p>SUBCRÍTICO: CONSEGUE</p><p>VOLTAR</p><p>I386 65</p><p>Tipos de ressalto</p><p>hidráulico</p><p>1) Ressalto Ondulatório – 1,0 ≤ Fr1 ≤ 1,7</p><p>2) Ressalto fraco - 1,7 ≤ Fr1 ≤ 2,5</p><p>3) Ressalto Oscilante – 2,5 ≤ Fr1 ≤ 4,5</p><p>Normalmente os ressaltos</p><p>hidráulicos podem ser</p><p>classificados em 5</p><p>categorias, dependendo</p><p>do número de Froude a</p><p>montante</p><p>I386 66</p><p>Ressalto</p><p>hidráulico</p><p>4) Ressalto estável – 4,5 ≤ Fr1 ≤ 9,0</p><p>5) Ressalto forte – Fr1 > 9,0</p><p>I386 67</p><p>Ressalto</p><p>hidráulico</p><p>I386 68</p><p>Ressalto F Características</p><p>Ressalto hidráulico</p><p>ondulado</p><p>1 a 1,7 A dissipação de energia é muito pequena. A superfície da</p><p>água apresenta pequenas ondulações de modo que o</p><p>ressalto não é empregado.</p><p>Ressalto hidráulico</p><p>fraco</p><p>1,7 a 2,5 Pouca energia é dissipada. Uma série de pequenos vórtices é</p><p>formada sob a superfície livre na região do ressalto e a</p><p>região a jusante do ressalto permanece aproximadamente</p><p>uniforme e lisa, assim, ocorre baixa perda de carga.</p><p>Ressalto oscilante 2,5 a 4,5 O ressalto apresenta uma superfície livre com ondulações e</p><p>ocorre a formação de ondas que podem se propagar para</p><p>jusante sobre longas distâncias. Este fenômeno pode causar</p><p>erosões em alguns tipos de canais. Segundo a NBR 12216</p><p>deve ser previsto dispositivo que anule as oscilações de</p><p>velocidade a jusante desse ressalto.</p><p>Ressalto estável 4,5 a 9,0 O ressalto é forte e de forma estável, livre de ondulações</p><p>irregulares.</p><p>Ressalto forte >9,0 Este tipo de ressalto não é empregado como dissipador de</p><p>energia porque há o risco de ocorrência de erosões</p><p>significativas em função da elevada turbulência.</p><p>O tipo de ressalto desejável para a mistura rápida é o estável, com número de Froude</p><p>entre 4.5 e 9.</p><p>I386 69</p><p>Perda de energia no ressalto – En</p><p>Essa perda de carga se dissipa no</p><p>volume de água compreendido entres</p><p>as seções (1) e (2), correspondendo à</p><p>extensão (comprimento) Lr do</p><p>ressalto.</p><p>I386 70</p><p>Altura crítica (profundidade crítica) -</p><p>yc</p><p>Comprimento do ressalto - Lr</p><p>Para números de Froude Froude entre</p><p>4.5 e 9 utiliza-se a fórmula de Smetana:</p><p>Tempo de mistura - Tmr</p><p>I386 71</p><p>Ressalto em</p><p>vertedores</p><p>retangulares</p><p>Os vertedores retangulares</p><p>são fáceis de construir e</p><p>podem ser utilizados</p><p>também para mistura</p><p>rápida.</p><p>A perda de carga no vertedor é significativa, o</p><p>uso do vertedor retangular para promover a</p><p>mistura rápida é recomendável somente para</p><p>instalações pequenas, nas quais não ocorram</p><p>variações de vazão.</p><p>I386 72</p><p>Distância entre o vertedor e a seção inicial do ressalto - Lm: depois de passar pelo</p><p>vertedor, parte da vazão escoada pode retornar, então, a solução do coagulante deve ser</p><p>adicionada após uma distância Lm.</p><p>I386 73</p><p>I386 74</p><p>Ressalto hidráulico por mudança de declividade: uma mudança</p><p>de declividade é uma maneira simples de gerar um ressalto para a</p><p>mistura rápida.</p><p>I386 75</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Coagulação e Mistura Rápida:</p><p> Remoção de Sólidos em Suspensão Finamente Divididos</p><p>• Feita a adição do agente floculante, a água deve passar por uma região de</p><p>agitação com um grau de turbilhonamento relativamente elevado, para que se</p><p>promova o maior contato entre os flocos formados.</p><p>• Passado o turbilhonamento, deve ser mantida uma leve agitação que promova a</p><p>formação de novos flocos sem permitir o desagregamento das partículas já formadas.</p><p>I386 76</p><p>Coagulantes</p><p>Qualquer agente que produza a coagulação é um coagulante.</p><p>• Sais que formam hidróxidos na presença de água</p><p>• Compostos orgânicos naturais ou artificiais de longa cadeia molecular, os</p><p>polietrólitos.</p><p>I386 77</p><p>CALHAS PARSHAL</p><p>Foi idealizado por R.L. Parshall, engenheiro do</p><p>Serviço de Irrigação do Departamento de</p><p>Agricultura dos EUA. Originalmente foi pensado</p><p>como medidor de vazão.</p><p>I386 78</p><p>Calha Parshall</p><p>• É um eficiente dispositivo de</p><p>mistura rápida.</p><p>• Consiste de três seções:</p><p>• Uma seção convergente a</p><p>montante;</p><p>• Uma seção estrangulada ou</p><p>garganta;</p><p>• Uma seção divergente na saída.</p><p>O piso na seção convergente é horizontal, inclina-se</p><p>para baixo na garganta e para cima na seção saída.</p><p>I386 79</p><p>I386 80</p><p>As dimensões são padronizadas: Principal vantagem porque permitem o conhecimento</p><p>prévio dos gradientes de velocidade.</p><p>I386 81</p><p>Calha Parshal</p><p>Vantagens</p><p>• não requerer energia</p><p>elétrica;</p><p>• a manutenção é simplificada</p><p>pela ausência de partes</p><p>móveis e pela facilidade de</p><p>acessar a unidade;</p><p>• é utilizada como medidor de</p><p>vazão.</p><p>Desvantagens</p><p>• O misturador, depois de implantado, não</p><p>pode controlar o gradiente de velocidade e o</p><p>tempo de mistura quando a vazão afluente à</p><p>ETA muda. A variação de vazão afluente à</p><p>ETA pode gerar submersão do ressalto,</p><p>diminuindo a eficiência da mistura.</p><p>• O misturador pode apresentar erosão no</p><p>local onde o ressalto é gerado. A construção</p><p>não é tão simples, comparada com os</p><p>vertedores retangulares.</p><p>• A unidade ocupa maior espaço em planta na</p><p>ETA, comparado com difusores, injetores ou</p><p>misturadores estáticos.</p><p>• A unidade para vazões inferiores a 40 l/s</p><p>pode ser muito pequena, dificultando sua</p><p>construção no local.</p><p>• Segundo Azevedo neto, a velocidade da água</p><p>I386 82</p><p>I386 83</p><p>I386 84</p><p>Aplicação do coagulante e localização da</p><p>unidade de mistura – considerações</p><p>Com um único ponto de aplicação do</p><p>coagulante a mistura só se completará a</p><p>uma distância L (pode resultar num</p><p>tempo inadequado para a coagulação).</p><p>• Quanto maior o número de</p><p>pontos, menores será a</p><p>distância L e o tempo de</p><p>mistura.</p><p>• Num ressalto hidráulico o</p><p>coagulante deve ser aplicado</p><p>antes da zona de turbulência,</p><p>onde a lâmina tem a menor</p><p>profundidade.</p><p>• Isso pode ser feito por meio de</p><p>um tubo ou canaleta perfurada.</p><p>I386 87</p><p>Aplicação do coagulante e localização da</p><p>unidade de mistura – considerações</p><p>I386 88</p><p>Aplicação do coagulante e localização da</p><p>unidade de mistura – considerações</p><p>• O espaçamento entre os orifícios não deve ser maior que 15 cm,</p><p>de preferência 10 cm.</p><p>• Em ressaltos com F1 < 2,5, há tendência de parte da corrente</p><p>passar pelo fundo sem turbulência e não receber coagulante no</p><p>tempo devido. Isso pode ser contornado promovendo-se</p><p>rugosidade artificial no fundo do canal.</p><p>• Em misturadores mecânicos tipo turbina, o coagulante deve ser</p><p>aplicado um pouco abaixo do impulsor.</p><p>I386 89</p><p>Aplicação do coagulante e localização da</p><p>unidade de mistura – considerações</p><p>• Como regra geral, a unidade de mistura rápida deve ficar o</p><p>mais próximo possível dos tanques de floculação.</p><p>I386 90</p><p>I386 91</p><p>• https://www.youtube.com/watch?v=fYJoT9y98-Q</p><p>• https://www.youtube.com/watch?v=y6hiOLgTo6g</p><p>I386 92</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=fYJoT9y98-Q</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=fYJoT9y98-Q</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=fYJoT9y98-Q</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=fYJoT9y98-Q</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=y6hiOLgTo6g</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=y6hiOLgTo6g</p><p>Medidores de Vazão</p><p>Calhas Parshall</p><p>I386 93</p><p>Mistura mecânica (com turbinas):</p><p>• Unidades mecanizadas de mistura rápida são muito utilizadas</p><p>nos EUA e Canadá, enquanto as hidráulicas são comumente</p><p>empregadas nos países europeus e em desenvolvimento.</p><p>• São classificados pelo tipo de fluxo produzido:</p><p>• de fluxo axial, que move o líquido paralelamente ao eixo do agitador.</p><p>• de fluxo radial, quando o líquido se move perpendicularmente ao eixo.</p><p>I386 94</p><p>Agitação mecanizada</p><p>I386 95</p><p>Câmaras de</p><p>mistura</p><p>Principal vantagem em relação aos relação aos</p><p>misturadores hidráulicos: variação do gradiente de</p><p>velocidade (variar a potência dissipada).</p><p> Seção circular D</p><p>= H</p><p> Seção</p><p>quadrada</p><p>O número de potência relaciona-se com o tipo de agitador e</p><p>com o regime de escoamento.</p><p>I386 96</p><p>Para agitadores com</p><p>turbina de fluxo radial de</p><p>seis pás retas fixadas em</p><p>disco e em regime</p><p>turbulento (Re > 10000), o</p><p>valor de K passa a ser</p><p>praticamente constante e</p><p>igual a 5.</p><p>I386 97</p><p>Agitadores Mecanizados (NBR 12216)</p><p>• A potência deve ser estabelecida em função do gradiente de</p><p>velocidade;</p><p>• Períodos de detenção inferiores a 2s exigem que o fluxo incida</p><p>diretamente sobre as pás do agitador.</p><p>• O produto químico a ser disperso deve ser introduzido logo</p><p>abaixo da turbina ou hélice do agitador</p><p>I386 98</p><p>Mistura por difusores de ar (mistura</p><p>pneumática)</p><p>Difusores de ar podem ser empregados nas fases de mistura rápida e</p><p>floculação.</p><p>• Apresentam vantagens quando é utilizada a clarificação por flotação.</p><p>• Adaptam-se facilmente as estruturas hidráulicas existentes, sendo uma</p><p>alternativa para a ampliação ou otimização de uma ETA.</p><p>• É particularmente aplicável em canais de grande profundidade. O gradiente</p><p>de velocidade é controlado pelo fluxo de ar, sendo que as bolhas de ar</p><p>provocam a circulação do líquido.</p><p>I386 99</p><p>Malha difusora:</p><p>• São dispositivos que produzem jatos da solução de coagulante, aplicados no interior da</p><p>água a ser tratada. É constituída por uma série de tubos dotados de orifícios para a</p><p>dispersão do coagulante.</p><p>• São necessários pelo menos 16</p><p>orifícios por decímetro quadrado</p><p>para se obter resultados</p><p>satisfatórios. Isso implica num</p><p>diâmetro muito pequeno para o</p><p>orifício. Frequente obstrução e</p><p>necessidade de limpeza (por isso</p><p>o emprego dessas malhas</p><p>difusoras caiu em desuso).</p><p>I386 100</p><p>I386 101</p><p>FLOCULAÇÃO</p><p>A floculação é uma operação unitária de</p><p>clarificação com o objetivo de juntar partículas</p><p>coaguladas para formar flocos, de modo a</p><p>possibilitar sua separação por sedimentação ou</p><p>flotação e/ou filtração da água.</p><p>É considerada uma operação unitária por</p><p>envolver apenas fenômenos físicos de aglutinação</p><p>das partículas.</p><p>I386 102</p><p>Floculação</p><p>• Características desejáveis dos flocos:</p><p>• tamanho e densidade adequados ao</p><p>processo de remoção que segue:</p><p>• clarificação por sedimentação ou flotação ou</p><p>filtração.</p><p>• Não é desejável a formação de um</p><p>floco volumoso.</p><p>É o processo mais utilizado</p><p>para remoção de</p><p>substâncias que produzem</p><p>cor é turbidez na água.</p><p>O processo de agregação</p><p>é dependente da duração</p><p>e da quantidade de</p><p>energia aplicada</p><p>(gradiente de velocidade).</p><p>I386 103</p><p>Fl</p><p>o</p><p>cu</p><p>la</p><p>çã</p><p>o</p><p>a aferição do êxito da floculação</p><p>efetua-se pelas características da água</p><p>decantada: monitoramento da turbidez.</p><p>Sempre que a tecnologia de tratamento</p><p>envolver o processo de coagulação, a</p><p>floculação ocorre mesmo na ausência de</p><p>uma unidade específica para tal</p><p>finalidade</p><p>O desempenho da floculação esta</p><p>diretamente ligado ao desempenho da</p><p>coagulação.</p><p>A ineficácia da floculação aumentará a</p><p>afluência de partículas às unidades filtrantes,</p><p>favorecendo a deterioração da água filtrada</p><p>e reduzindo o intervalo entre lavagens</p><p>podendo tornar o processo de potabilização</p><p>antieconômico.</p><p>I386 104</p><p>CINÉTICA DA</p><p>FLOCULAÇÃO</p><p>• O mecanismo predominante será função das</p><p>dimensões das partículas desestabilizadas e do</p><p>crescimento dos flocos.</p><p>Os mecanismos de</p><p>floculação referem-</p><p>se à forma como o</p><p>transporte das</p><p>partículas</p><p>desestabilizadas</p><p>realiza-se para a</p><p>formação dos flocos.</p><p>Transporte das partículas</p><p>Devido ao movimento</p><p>browniano - denominado</p><p>floculação pericinética</p><p>Devido as diferenças de</p><p>velocidade das linhas de</p><p>corrente do fluido em</p><p>escoamento - denominado</p><p>floculação ortocinética</p><p>Devido as às distintas</p><p>velocidades de</p><p>sedimentação dos flocos -</p><p>denominado floculação por</p><p>sedimentação diferencial</p><p>A floculação por sedimentação diferencial é</p><p>relevante para as ETAs com tecnologia</p><p>convencional de potabilização.</p><p>I386 105</p><p>Transporte das partículas</p><p>Devido ao movimento browniano -</p><p>Floculação Pericinética</p><p>• Deve-se ao movimento das</p><p>partículas coloidais devido ao seu</p><p>contínuo bombardeamento pelas</p><p>moléculas de água.</p><p>• É o primeiro processo de formação</p><p>de flocos, porém, é menos relevante.</p><p>• Os primeiros contatos entre as</p><p>partículas desestabilizadas iniciam-</p><p>se já na unidade de mistura rápida.</p><p>• As partículas coloidais desestabilizadas</p><p>chocam-se e aglomeram-se formando</p><p>flocos pequenos, com dimensão inferior</p><p>a 1 µm.</p><p>• A energia propulsora da floculação</p><p>pericinética é a energia térmica do</p><p>fluído.</p><p>Floculação ortocinética</p><p>• A floculação ortocinética</p><p>decorre da introdução de</p><p>energia externa que</p><p>fomenta a aglutinação das</p><p>partículas para a formação</p><p>de flocos de maior peso</p><p>I386 106</p><p>Floculação por</p><p>sedimentação</p><p>diferencial</p><p>É decorrente da desuniformidade de volume e massa específica dos flocos</p><p>(presença de flocos de grande e de pequeno tamanho).</p><p>Devido as às distintas</p><p>velocidades de</p><p>sedimentação dos flocos -</p><p>denominado floculação por</p><p>sedimentação diferencial</p><p>Devido a essa desuniformidade os flocos</p><p>adquirem distintas velocidades de</p><p>sedimentação.</p><p> Ocorrem choques no movimento descendente na</p><p>unidade de decantação e a formação de flocos</p><p>mais pesados.</p><p> Ocorre principalmente no início da unidade de</p><p>decantação quando a concentração de flocos</p><p>afluente é muito elevada.</p><p>I386 107</p><p>Agitação</p><p>Agregação Ruptura</p><p>A agregação é resultado dos encontros</p><p>das partículas desestabilizadas, sendo</p><p>que a agitação promove uma maior taxa</p><p>de encontros, formando os flocos.</p><p>Quanto maior o gradiente de velocidade,</p><p>mais rápida é a taxa de aglutinação de</p><p>partículas, porém os flocos crescerão até</p><p>um limite máximo.</p><p>As forças de cisalhamento quebram os</p><p>flocos em partículas menores.</p><p>I386 108</p><p>Flocualação</p><p>I386 109</p><p>I386 110</p><p>FLOCULADORES</p><p>São unidades utilizadas para promover a</p><p>agregação de partículas formadas na mistura</p><p>rápida (NBR 12216).</p><p>Disposições da NRB 12216</p><p>I386 111</p><p>Floculdores - Disposições da NRB 12216</p><p>I. Agitação:</p><p>• Mecânica</p><p>• Hidrúlica</p><p>II. O período de detenção no tanque de floculação e os gradientes de velocidade a serem aplicados devem ser determinados por meio</p><p>de ensaios realizados com a água a ser tratada.</p><p>I. Dependendo do porte da estação e a critério do órgão contratante, não sendo possível proceder aos ensaios destinados a determinar</p><p>o período de detenção adequado, podem ser adotados valores entre 20 min e 30 min, para floculadores hidráulicos, e entre 30 min</p><p>e 40 min, para os mecanizados.</p><p>II. Não sendo realizados ensaios, deve ser previsto gradiente de velocidade máximo, no primeiro compartimento, de 70 s-1 e mínimo, no</p><p>último, de 10 s-1.</p><p>III. Deve ser previsto dispositivo que possa alterar o gradiente de velocidade aplicado, ajustando-o às características da água e</p><p>permitindo variação de pelo menos 20% a mais e a menos do fixado para o compartimento.</p><p>IV. Os tanques de floculação devem ser providos de descarga com diâmetro mínimo de 150 mm e fundo com declividade mínima de 1%,</p><p>na direção desta.</p><p>V. Os tanques de floculação devem apresentar a maior parte da superfície livre exposta, de modo a facilitar o exame de processo.</p><p>I386 112</p><p>Geometria dos floculdores</p><p>• Para as unidades com tempo de detenção mais curto é de se esperar que as câmaras</p><p>de base quadrada apresentem desempenho inferior às de base circular</p><p>• Câmaras de seção circular predominam nas estações pré- fabricadas, sendo as</p><p>vazões para estas unidades de menor magnitude.</p><p>• Empregando agitadores tipo hélice e turbina, e reatores cilíndricos e de base</p><p>quadrada, verifica-se que os agitadores tipo turbina apresentam resultados</p><p>superiores quando instalados nos reatores de base quadrada.</p><p>Base retangular x Base circular</p><p>I386 113</p><p>Tipos de unidade de floculação</p><p>Forma de transferir energia à massa líquida: hidráulica ou mecânica</p><p>Floculadores hidráulicos: Qualquer dispositivo que utilize a energia hidráulica</p><p>dissipada no fluxo da água através de um tanque,</p><p>canal ou canalização pode</p><p>constituir um floculador hidráulico.</p><p>I386 114</p><p>Floculadores</p><p>Floculador de chicanas:</p><p>a) chicanas horizontais (fluxo</p><p>horizontal);</p><p>b) chicanas verticais (fluxo</p><p>vertical)</p><p>Uma recomendação geral</p><p>indica o uso de floculadores</p><p>de fluxo horizontal para</p><p>vazões superiores a 75 L/s, e</p><p>para menores capacidades,</p><p>floculadores de fluxo vertical.</p><p>A limitação dos floculadores de fluxo</p><p>vertical é função da profundidade. Com</p><p>profundidades de até 4,5 m, pode-se</p><p>usar floculadores de fluxo vertical para</p><p>capacidades de até 1000 L/s.</p><p>I386 115</p><p>Floculadores</p><p>hidráulicos de ação</p><p>de jato: tipo "Cox" e</p><p>"Alabama".</p><p>São incluídos nesta classificação</p><p>os floculadores de fluxo</p><p>helicoidal e os chamados</p><p>floculadores "Cox" e"Alabama".</p><p>Nesses floculadores, as</p><p>passagens entre as câmaras</p><p>são orifícios submersos.</p><p>Cox</p><p>Alabama</p><p>I386 116</p><p>I386 117</p><p> Floculadores – mistura lenta</p><p>• Mecânico</p><p>EIXO VERTICAL EIXO HORIZONTAL</p><p>I386 118</p><p>Floculadores</p><p>Hidráulico x mistura</p><p>• As principais deficiências dos floculadores hidráulicos são:</p><p> Falta de flexibilidade para responder as mudanças na qualidade da água.</p><p> A hidráulica e os parâmetros de floculação (tempo de floculação e o gradiente de</p><p>velocidade) são função da vazão e não podem ser regulados independentemente (são</p><p>de difícil ajuste).</p><p>A perda de carga pode ser significativa.</p><p>A limpeza é geralmente difícil.</p><p>Os tanques de floculação mecânica estão mais sujeitos a curtos-circuitos e zonas mortas,</p><p>que são praticamente inexistentes nos canais de floculação hidráulica. Os floculadores</p><p>hidráulicos são menos sensíveis a variações de vazão que o mecânico.</p><p>I386 119</p><p>DECANTAÇÃO</p><p>A sedimentação de partículas floculentas é</p><p>usualmente chamada de decantação e, as</p><p>unidades onde se realiza este processo, de tanque</p><p>de decantação, ou simplesmente de decantadores.</p><p>I386 120</p><p> Decantação</p><p>Remoção de Sólidos em Suspensão Finamente Divididos</p><p>•Os decantadores mais utilizados são: decantadores de fluxo horizontal, que</p><p>apresentam alta eficiência e baixa sensibilidade a condições de sobrecarga e;</p><p>decantadores tubulares ou de alta taxa.</p><p>• A decantação é uma operação onde ocorre a deposição de matérias em</p><p>suspensão pela ação da gravidade.</p><p>I386 121</p><p>• Tempo de Detenção: é o tempo que a água permanece no decantador.</p><p>T</p><p>C</p><p>Q</p><p></p><p>• T = tempo de detenção (h), C = capacidade do decantador (m3) e Q</p><p>= vazão (m3/h).</p><p>• De acordo com a expressão acima, o tempo detenção corresponde ao</p><p>necessário para encher o decantador com a vazão Q.</p><p>• Para decantadores clássicos adota-se geralmente entre 2h e 2h30.</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Decantação</p><p> Remoção de Sólidos em Suspensão Finamente Divididos</p><p>I386 122</p><p>L</p><p>V</p><p>H</p><p>V</p><p></p><p>1</p><p>• Para as partículas com velocidade de</p><p>decantação igual ou maior tem chance de ser</p><p>eliminada, atingido o fundo antes da</p><p>extremidade f</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Decantação</p><p> Remoção de Sólidos em Suspensão Finamente Divididos</p><p>As partículas suspensas descem com velocidade constante, sem interferência mútuas,</p><p>mantendo inalteradas sua forma, peso e tamanho, numa água que apresenta temperatura</p><p>uniforme e invariável. Cada partícula que atinge o fundo é automaticamente eliminada, ou</p><p>seja, fica em repouso.</p><p>I386 123</p><p>uma partícula está submetida a duas forças:</p><p>- horizontal - devido ao movimento da água no decantador;</p><p>- vertical - devido à ação da gravidade.</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Mecanismos de Decantação</p><p> Remoção de Sólidos em Suspensão Finamente Divididos</p><p>I386 124</p><p>Partículas Tamanho das</p><p>partículas</p><p>Velocidade de</p><p>sedimentação</p><p>Tempo necessário</p><p>para cair</p><p>Areia 0,20 mm 2,4 cm/s 2 minutos</p><p>Areia fina 0,10 mm 0,9 cm/s 6 minutos</p><p>Silte 0,01 mm 0,01 cm/s 8 horas</p><p>Velocidade de sedimentação a 20º C, de partícula com densidade de 2,65 .</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Decantação</p><p> Remoção de Sólidos em Suspensão Finamente Divididos</p><p>I386 125</p><p>Retangulares (os mais comuns), circulares, trapezoidais, de placas paralelas;</p><p>estes dois últimos são mais modernos e de menores dimensões.</p><p>Corte longitudinal de um decantador convencional</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Tipos de Decantadores</p><p> Remoção de Sólidos em Suspensão Finamente Divididos</p><p>I386 126</p><p> Zona de turbilhonamento - é a parte de entrada da água onde as</p><p>partículas estão em turbilhonamento.</p><p> Zona de decantação - é a zona onde não há agitação e as partículas</p><p>avançam e descem lentamente, caminhando para a zona de repouso.</p><p> Zona de ascenção - é a zona onde os flocos que não alcançaram a zona de</p><p>repouso seguem o movimento ascensional da água e aumentam a</p><p>velocidade tornando-se máxima na passagem pelo vertedor.</p><p> Zona de repouso - é onde se acumula o lodo. Nesta zona não há influência</p><p>da corrente de água do decantador, a não ser que haja inversão das</p><p>camadas de água pela brusca mudança de temperatura; fermentação do</p><p>lodo, etc.</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Zonas do decantador</p><p>I386 127</p><p>DECANTADORES</p><p>I386 128</p><p>Tipo de sedimentação Taxa (m3/m2 x dia)</p><p>Remoção de areia 1200</p><p>Sedimentação simples (s/ coagulação) 20</p><p>Clarificação de águas coloidais 45</p><p>Clarificação de águas turvas 60</p><p>• A eficiência de um decantador está relacionada com a taxa de escoamento</p><p>superficial/ tempo, expressa em m3 de água por m2 de superfície de</p><p>decantação por dia.</p><p>• Essas taxas são adotadas em função da qualidade da água:</p><p> Taxas de escoamento superficial</p><p>I386 129</p><p>1025,2 </p><p>B</p><p>L</p><p>43a</p><p>B</p><p>L</p><p></p><p>• Nos decantadores de fluxo horizontal, deve-se ter uma relação conveniente entre</p><p>o comprimento e a largura.</p><p>• Comprimentos relativamente pequenos dificultam a boa distribuição da água.</p><p>• Comprimentos relativamente grandes podem resultar em velocidades</p><p>longitudinais elevadas que causam o arrasto de flocos.</p><p>• Geralmente são aceitos os limites seguintes:</p><p>Onde: L = comprimento e B = largura.</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Relação entre comprimento e a largura</p><p> Remoção de Sólidos em Suspensão Finamente Divididos</p><p>I386 130</p><p>erficialárea</p><p>volume</p><p>H</p><p>sup</p><p></p><p>BxL</p><p>TxQ</p><p>H </p><p>BxH</p><p>Q</p><p>S</p><p>Q</p><p>V </p><p>Com o período de detenção e a vazão, obtém-se o volume do decantador, que</p><p>juntamente com a área superficial, fornecerá a profundidade.</p><p>H = profundidade, Q = vazão, T = tempo de detenção, B = largura e L =</p><p>comprimento.</p><p>A velocidade de escoamento das águas deve ser inferior a velocidade de arraste das</p><p>partículas sedimentadas, V < 1,25 cm/s.</p><p>O número mínimo de decantadores em uma E.T.A deve ser de 2 unidades, para</p><p>possibilitar limpeza e reparos, sem interromper o tratamento.</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Profundidade dos decantadores</p><p> Remoção de Sólidos em Suspensão Finamente Divididos</p><p>I386 131</p><p>FILTRAÇÃO</p><p>•Quanto ao sentido do fluxo:</p><p>- Descendentes: os mais comuns;</p><p>- Ascendentes: os clarificadores de contato.</p><p>I386 132</p><p> Filtração: Filtro Rápido de Gravidade Convencional</p><p>• A água procedente do decantador alimenta o filtro através de canal ou</p><p>tubulações, armazenando-se no reservatório.</p><p>•Durante a filtração a água vai se processando a velocidade constante, por</p><p>intermédio de um controlador de vazão, consequentemente a areia vai se</p><p>colmatando aos poucos, em decorrência da detenção das partículas em</p><p>suspensão (flocos), carreadas para o filtro.</p><p>•Ao mesmo tempo a perda de carga vai aumentando até atingir um valor</p><p>limite o qual não deve ser ultrapassado.</p><p>I386 133</p><p>FILTRO RÁPIDO DE GRAVIDADE CONVENCIONAL</p><p>I386 134</p><p> Filtração: Filtros de Pressão</p><p>• Os filtros de pressão tem muita coisa em comum em relação aos filtros de</p><p>gravidade. Diferem apenas por serem fechados, confeccionados em metal, de</p><p>forma cilíndrica, e operarem sob pressão. Sua pressão varia de 10 à 50m e a</p><p>perda de carga máxima é da ordem de</p><p>7 metros.</p><p>I386 135</p><p>FILTRO DE PRESSÃO</p><p>I386 136</p><p>• Para evitar a expansão da areia na própria filtração.</p><p> Filtração: Filtração Ascendente (Filtro Russo)</p><p>I386 137</p><p>• É usada para remoção de teores pouco elevados de cor e turbidez</p><p>sem auxilio de coagulação.</p><p>• Geralmente são aplicados em pequenas comunidades.</p><p>• Tem forma retangular em grande parte e, devido a baixa taxa de</p><p>filtração, são relativamente grandes.</p><p>• Durante a filtração a taxa é normalmente mantida constante.</p><p> Filtração: Filtração Lenta</p><p>I386 138</p><p> Filtração: Filtração Lenta</p><p>I386 139</p><p>• A lavagem basicamente deve ser feita a alta velocidade, no sentido</p><p>ascendente, de modo a causar uma expansão do leito filtrante e, deste modo,</p><p>arrastar o material depositado através do leito expandido.</p><p>• É suficiente uma velocidade de lavagem que provoque uma expansão de</p><p>10 a 20%.</p><p>• A necessidade de lavagem é indicada pela perda de carga existente, pela</p><p>alta turbidez e pelo desempenho da filtração.</p><p>LAVAGEM DOS FILTROS</p><p>I386 140</p><p> Decantação</p><p> Filtração</p><p> Floculação</p><p>Remoção de</p><p>sólidos</p><p>I386 141</p><p>CORREÇÃO DO PH</p><p>•O pH é corrigido para valores em torno da</p><p>neutralidade através da adição de cal hidratada ou</p><p>cal virgem.</p><p>•Evita a corrosão da tubulação e incrustações.</p><p>I386 142</p><p>Correção do pH</p><p>• Cálculo da Dosagem ideal de Cal na Água</p><p>• Determinação em Laboratório:</p><p>• Faz-se uma suspensão de cal em água na</p><p>concentração de 1000 mg/L;</p><p>- Suponhamos que o pH da água tratada seja</p><p>igual a 5</p><p>- Se deseja elevar para 7,2</p><p>- implicou em adicionar 5 mL da solução de</p><p>1000 mg/L para um litro da água tratada.</p><p>- Com essa adição, encontrou-se a dosagem</p><p>ideal de cal (5 mg/L).</p><p>I386 143</p><p>DESINFECÇÃO</p><p>A desinfecção tem por finalidade a destruição de</p><p>microorganismos patogênicos presentes na água</p><p>(bactérias, protozoários, vírus e vermes)</p><p>I386 144</p><p>Desinfecção e esterilização</p><p>• Esterilizar significa a destruição de todos os organismos, patogênicos ou</p><p>não, enquanto que a desinfecção é a destruição de parte ou todo um</p><p>grupo de organismos patogênicos.</p><p>• A desinfecção é necessária, porque não é possível assegurar a remoção</p><p>total dos microrganismos pelos processos físico-químicos, usualmente</p><p>utilizados no tratamento da água.</p><p>DESINFECÇÃO – REMOÇÃO DE MICRORGANISMOS</p><p>I386 145</p><p>Características</p><p>hidrobiológicas</p><p>Bactérias</p><p>Vírus</p><p>Vermes Algas</p><p>Protozoários</p><p>Velocidade de destruição ou</p><p>desativação de micro-</p><p>organismo:</p><p>𝑑𝑁</p><p>𝑑𝑡</p><p>= -KN</p><p>Onde:</p><p>K = coeficiente de mortalidade;</p><p>N = número de organismos ainda vivos no instante t</p><p>I386 146</p><p>Desinfecção</p><p>Velocidade de destruição ou</p><p>inativação de MO</p><p>Em geral</p><p>• Quanto maior a dosagem ,</p><p>menor o tempo para uma</p><p>desejada porcentagem de</p><p>inativação;</p><p>• Quanto maior o tempo de</p><p>contato, maior é a inativação</p><p>de MO</p><p>• Quanto maior temperatura,</p><p>maior a eficiência na</p><p>inativação.</p><p>𝑑𝑁</p><p>𝑑𝑡</p><p>= -KN</p><p>Onde:</p><p>K = coeficiente de mortalidade;</p><p>N = número de organismos ainda</p><p>vivos no instante t</p><p>I386 147</p><p> Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>Tabela contendo as principais doenças de veiculação hídrica</p><p>DOENÇA AGENTE CAUSADOR FORMA DE</p><p>TRANSMISSÃO</p><p>Cólera Vibrião Colérico Via Oral</p><p>Disenteria bacilar Bactéria Shigella Via Oral</p><p>Febre Tifóide Bactéria Salmonella Typhi Via Oral</p><p>Febre Paratifóide Bactéria Salmonella</p><p>Paratyphoide</p><p>Via Oral</p><p>Diarréia Infantil Bactérias Intestinais Via Oral</p><p>Poliomielite Vírus Via Oral</p><p>Hepatite</p><p>Infecciosa</p><p>Vírus Via Oral</p><p>Ancilostomiase Ancylostoma(helmintos) Via Cutânea</p><p>Leptospirose</p><p>Leptospira</p><p>icterohaemorrahagiae</p><p>através de pequenas feridas</p><p>na pele ou nas membranas,</p><p>mucosas, nariz e boca</p><p>Esquistossomose Schistosoma Mansoni(verme) Via Cutânea</p><p>I386 148</p><p> Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>• Eficiência do tratamento na remoção e eliminação de coliformes</p><p>• Filtro deve receber uma água decantada com qualidade bacteriológica abaixo de 1000</p><p>NMP/100 mL.</p><p>NMP = Número mais provável</p><p>Origem da água Água</p><p>Bruta</p><p>Água</p><p>Decantada</p><p>Água Filtrada Água Tratada</p><p>Rio paraíba (S.</p><p>José dos Campos,</p><p>SP)</p><p>1600 24 0 0</p><p>790 110 0 0</p><p>5400 540 8 5</p><p>3500 920 130 0</p><p>4900 240 130 0</p><p>1600 240 130 8</p><p>3500 170 33 0</p><p>I386 149</p><p>I386 150</p><p>Entre os agentes da desinfecção (desinfetantes) o mais</p><p>largamente empregado na purificação é o cloro, porque:</p><p>• É facilmente disponível como gás, líquido ou</p><p>sólido.</p><p>• É barato.</p><p>• É fácil de aplicar devido a sua alta solubilidade.</p><p>• Deixa um residual em solução, de concentração</p><p>facilmente determinável, que, não sendo perigoso</p><p>ao homem, protege o sistema de distribuição.</p><p>• É capaz de destruir a maioria dos</p><p>microorganismos patogênicos.</p><p>Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>Fo</p><p>rm</p><p>a</p><p>s</p><p>Cloro elementar (Cl2)</p><p>Mais fácil de aplicar</p><p>devido à solubilidade</p><p>Líquido (hipoclorito de</p><p>sódio)</p><p>sólido(hipoclorito de</p><p>cálcio)</p><p>I386 151</p><p>• O cloro apresenta algumas desvantagens: gás venenoso e</p><p>corrosivo, requerendo cuidadoso manejo e pode causar problemas</p><p>de gosto e odor, particularmente na presença de fenóis.</p><p>• Devido normas de segurança: hipoclorito de sódio  alternativa</p><p>mais adequada para pequenos sistemas</p><p>• O ozônio é o mais próximo competidor do cloro, sendo utilizado em</p><p>larga escala somente na Europa.</p><p>Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>I386 152</p><p>• Ozônio: produzido no local de aplicação.</p><p>• Além de desinfetante é usado como redutor de odor, gosto, ferro e</p><p>manganês.</p><p>• Vantagens - ação bactericida 30 à 300 vezes mais rápido que o</p><p>cloro para o mesmo tempo de contato.</p><p>- não há perigo de superdosagens.</p><p>• Desvantagens - não tem ação residual.</p><p>- muito gasto com energia.</p><p>Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>I386 153</p><p>• Desinfecção pelo calor:</p><p>•Vantagens - facilidade</p><p>- eficiente</p><p>• Desvantagens - alto custo</p><p>- não tem ação residual</p><p>Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>I386 154</p><p>• Desinfecção por Irradiações - é efetuada por luz ultravioleta,</p><p>através de lâmpada de vapor de mercúrio com bulbo de quartzo.</p><p>• Vantagens: - não altera gosto e odor;</p><p>- período de contato pequeno;</p><p>- dosagens alta não é prejudicial.</p><p>• Desvantagens:- não tem ação residual;</p><p>- esporos, cistos e vírus são resistentes;</p><p>- custos elevados.</p><p>Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>I386 155</p><p> Eficiência na desinfecção:</p><p>• Espécie e concentração de organismo a ser destruído.</p><p>• Espécie e concentração do desinfetante.</p><p>• Tempo de contato.</p><p>• Características químicas e físicas da água.</p><p>• Grau de dispersão do desinfetante na água.</p><p>Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>I386 156</p><p> Características da desinfecção:</p><p>• Poder destruir, em tempo razoável na quantidade e condições</p><p>encontradas nas águas, os organismos patogênicos.</p><p>• Não ser tóxicos nas dosagens usuais, nem causar cheiro e gosto que</p><p>prejudiquem seu consumo pelo homem ou animais domésticos.</p><p>• Ser disponíveis a custo razoável e apresentar facilidade de segurança,</p><p>transporte, armazenamento, manuseio e aplicação.</p><p>• Ser de fácil e rápida determinação na água tratada.</p><p>• Produzir residuais, que constituam barreira sanitária a uma eventual</p><p>recontaminação antes do uso.</p><p>Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>I386 157</p><p>Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>Desinfecção pelo cloro</p><p>Oxidante Desinfetante</p><p>I386 158</p><p>Oxidante: com a finalidade de modificar a característica química</p><p>da água na qual é aplicado, por exemplo:</p><p>a) Remoção de ácido sulfídrico:</p><p>H2S + 4Cl2 + 4H20 → H2SO4 + 8HCl</p><p>b) Remoção do ferro:</p><p>2Fe(HCO3)2 + Cl2 + Ca(HCO3)2 → 2Fe(OH)3 + CaCl2 + 6CO2</p><p>c) Formação de clorofenol (indesejável)</p><p>C2H5OH + HClO → C6H4ClOH (clorofenol) + H2O</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p>Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>• Desinfecção pelo cloro - Oxidante</p><p>I386 159</p><p>- Desinfetante:</p><p>Reações com o cloro (anterior) constituem a demanda que deve ser</p><p>satisfeita, afim de que o cloro em excesso, aplicado à água, torne-se</p><p>disponível para a desinfecção.</p><p>Tendo sido satisfeita a demanda (ou praticamente não existindo em</p><p>água relativamente “limpas”) as seguintes reações podem ocorrer.</p><p>Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>• Desinfecção pelo cloro - Desinfetante</p><p>I386 160</p><p>a) Na ausência de amônia, o cloro se combina com a água</p><p>formando o ácido hipocloroso, o qual pode por sua vez, ionizar-se</p><p>para íon hipoclorito.</p><p>Abaixo do pH 7, a maior parte do HClO permanece não-</p><p>ionizada, enquanto, acima do pH 8, a maior parte se encontra na</p><p>forma ionizada (ClO-), como equação seguinte:</p><p>Cl2 + H2O ↔ HCl + HClO ↔ H+ + ClO -</p><p>pH< 7 pH>8</p><p>O cloro existente na água, na forma de ácido hipocloroso e</p><p>íon hipoclorito, é definido como cloro livre disponível.</p><p>Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>• Desinfecção pelo cloro - Desinfetante</p><p>I386 161</p><p>Dissociação em função do pH</p><p>• A cloração deve ser</p><p>efetuada a pH inferior a 8,0</p><p>(Portaria 518/04)</p><p>I386 162</p><p>b) Na presença de amônia: o cloro rapidamente reage com a</p><p>amônia e compostos amoniacais na água formando compostos</p><p>clorados ativos denominados cloraminas.</p><p>As cloraminas constituem o chamado cloro residual</p><p>combinado ou cloro combinado disponível. As seguintes reações</p><p>ocorrem:</p><p>Cl2 + NH3 → NH2Cl (monocloramina) + HCl</p><p>Cl2 + NH2Cl → NHCl2 (dicloramina) + HCl</p><p>Cl2 + NHCl2 → NCl3 (tricloramina) + HCl</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>• Desinfecção pelo cloro - Desinfetante</p><p>I386 163</p><p>b) Na presença de amônia</p><p>Os produtos da reação dependem do pH, da temperatura e da razão</p><p>inicial entre cloro e amônia.</p><p>A monocloramina e a dicloramina são formados na faixa de pH entre</p><p>4,5 e 8,5.</p><p>Acima do pH 8,5, as monocloraminas, geralmente existem sozinhas, mas</p><p>abaixo do pH 4,5 a tricolamina é formada.</p><p>As cloraminas, embora menos ativas que o ácido hipocloroso, também</p><p>são bactericidas poderosas, com a vantagem de serem mais estáveis</p><p>proporcionando um tempo de proteção mais longo.</p><p> Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>• Desinfecção pelo cloro - Desinfetante</p><p>I386 164</p><p>A quantidade de cloro necessário para reagir com toda matéria</p><p>orgânica presente é a chamada “demanda de cloro”.</p><p> Para que se possa garantir a total destruição dos microorganismos, é</p><p>necessário assegurar que após o tratamento ainda exista cloro residual</p><p>na água após um especificado tempo de contato.</p><p> Esse tempo aumenta com o pH e diminui com a temperatura.</p><p> Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>• Desinfecção pelo cloro - Desinfetante</p><p>I386 165</p><p>Desinfecção pelo cloro - Desinfetante</p><p> Quando existem compostos orgânicos</p><p>nitrogenados na água, o nível de cloro ativo</p><p>residual inicialmente cresce com a adição de</p><p>cloro.</p><p> Nesta fase inicial de adição de cloro, o nível</p><p>de cloro ativo residual cresce até o ponto em</p><p>que toda matéria orgânica nitrogenada foi</p><p>convertida em cloraminas.</p><p> A partir desse ponto, adições subseqüentes</p><p>de cloro reduzem a dosagem de cloro ativo</p><p>residual provocando a oxidação das</p><p>cloraminas pelo ácido hipocloroso.</p><p> O ponto em que todas as cloraminas foram</p><p>oxidadas e que corresponde ao nível mais</p><p>baixo de cloro ativo residual denomina-se</p><p>break point. A partir do break point, a</p><p>concentração de cloro ativo será proporcional</p><p>ás adições subseqüentes de cloro.</p><p>Cloro residual para uma água</p><p>contendo N amoniacal</p><p>I386 166</p><p>Na prática da cloração, a desinfecção pode ser realizada por um</p><p>dos três métodos:</p><p>• cloração simples,</p><p>• cloração ao “break-point”</p><p>• amônia-cloração.</p><p> Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>• Desinfecção pelo cloro - Desinfetante</p><p>I386 167</p><p> Cloração simples:</p><p>• constitui o processo elementar e de uso mais generalizado de</p><p>desinfecção pelo cloro.</p><p>• não há preocupação de satisfazer a demanda de cloro na água</p><p>• aplicação de uma dosagem tal que, ao fim de um determinado tempo</p><p>de contato, por exemplo 20 minutos, o cloro residual livre se mantenha</p><p>entre 0,1 e 0,2 mg/L, considerando, na prática, para águas não muito</p><p>poluídas.</p><p> Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>• Desinfecção pelo cloro - Desinfetante</p><p>I386 168</p><p> Cloração ao “break-point”:</p><p>• águas muito poluídas, cloração simples seria ineficaz (cloro residual</p><p>seria rapidamente consumido), é aconselhável o método de cloração ao</p><p>“break-point”.</p><p>• As dosagens de cloro, nesse caso: são naturalmente muito variáveis</p><p>com as características da água, principalmente no que se refere ao seu</p><p>conteúdo em amônia e outros compostos nitrogenados responsáveis pelo</p><p>“break-point”.</p><p> Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>• Desinfecção pelo cloro - Desinfetante</p><p>I386 169</p><p> Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>• Desinfecção pelo cloro - Desinfetante</p><p>A dosagem de cloro deve ser tal, que apresente os seguintes residuais:</p><p>pH Residual de cloro (ppm)</p><p>Livre Combinado</p><p>6-7 0,2 1,0</p><p>7-8 0,2 1,5</p><p>8-9 0,4 1,8</p><p>A concentração de cloro residual não deve ser superior a 2,5 mg/L.</p><p>I386 170</p><p> Amônia-cloração:</p><p>• aplica-se à água amônia e cloro com a finalidade de serem</p><p>produzidas cloraminas que proporcionam residuais de cloro combinado</p><p>mais estáveis que os de cloro livre.</p><p>• vantagens: quando se pretende manter um residual de cloro na rede</p><p>de distribuição para prevenir a ocorrência de possíveis contaminações,</p><p>ou impedir o crescimento de ferro-bactérias e limo no interior das</p><p>canalizações.</p><p>• Nesse caso, a aplicação de cloro é feita antes da amônia.</p><p> Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>• Desinfecção pelo cloro - Desinfetante</p><p>I386 171</p><p> O custo de produção de ozônio é bastante elevado, diretamente</p><p>ligado ao custo da energia elétrica.</p><p> Algumas vantagens do seu uso:</p><p>* Não deixa resíduos indesejáveis na água tratada,</p><p>* Reação com compostos orgânicos (fenólicos) não leva ao</p><p>desenvolvimento de odores e sabores desagradáveis,</p><p>* Reação com detritos vegetais (algas) não leva ao desenvolvimento</p><p>de odores e sabores desagradáveis,</p><p>* É mais efetivo contra os microorganismos, é o germicida mais</p><p>eficiente que se conhece.</p><p> Desinfecção – Remoção de microorganismos</p><p>• Ozônio</p><p>I386 172</p><p> Remoção de dureza (abrandamento)</p><p>• A dureza é causada pelos sais de cálcio e magnésio presentes na</p><p>água.</p><p>• Os processos mais empregados para remoção são:</p><p>- cal soda</p><p>- resina</p><p>- eletrodiálise.</p><p>I386 173</p><p>• consiste na remoção total ou parcial de Ca ou Mg, quase sempre nas</p><p>formas de bicarbonatos, sulfatos e cloretos.</p><p>• cal soda a frio: para dureza > 150, reduz para 15 à 30 p.p.m.</p><p>• cal soda a quente: com fosfato trissódico, para dureza > 150, reduz</p><p>para 5 à 15 p.p.m.</p><p>• Reações:</p><p>a) Ca (HCO</p><p>3</p><p>)</p><p>2</p><p>+ Ca (OH)</p><p>2</p><p> 2 Ca CO</p><p>3</p><p>+ 2 H</p><p>2</p><p>O</p><p>b) Mg (HCO</p><p>3</p><p>)</p><p>2</p><p>+ 2 Ca(OH)</p><p>2</p><p> Mg (OH)</p><p>2</p><p> + 2Ca CO</p><p>3</p><p>+ 2 H</p><p>2</p><p>O</p><p>c) Mg CO</p><p>3</p><p>+ Ca(OH)</p><p>2</p><p> Mg (OH)</p><p>2</p><p> + Ca CO</p><p>3</p><p></p><p>d) Mg SO</p><p>4</p><p>+ Ca(OH)</p><p>2</p><p> Mg (OH)</p><p>2</p><p> + Ca SO</p><p>4</p><p>e) Ca SO</p><p>4</p><p>+ Na</p><p>2</p><p>CO</p><p>3</p><p> Ca CO</p><p>3</p><p> + Na</p><p>2</p><p>SO</p><p>4</p><p> Remoção de dureza (abrandamento)</p><p> Processo cal soda:</p><p>I386 174</p><p> Remoção de dureza (abrandamento)</p><p> Abrandamento por troca iônica</p><p>• Abrandamento por troca de Cátions (Resina)</p><p>• Resina é da forma hidrogeniônica (fracamente ácida) o processo é análogo,</p><p>sendo que a regeneração é com ácido clorídrico ou sulfúrico</p><p>- No abrandamento: Ca SO4 + R-2Na+</p><p> R-Ca + Na2 SO4</p><p>- Na lavagem: R-Ca + 2NaCl  R-2Na + CaCl2</p><p>I386 175</p><p> Remoção de dureza (abrandamento)</p><p> Abrandamento por troca iônica</p><p>• Desmineralização da água</p><p>• É o processo de remoção praticamente total dos íons em uma água, através</p><p>de resinas catiônicas e aniônicas.</p><p>• Como a desmineralização da água consiste na remoção dos íons nela</p><p>presentes,</p><p>o processo é também chamado de deionização.</p><p>I386 176</p><p>a) com as resinas catiônicas</p><p>Ca (HCO</p><p>3</p><p>)</p><p>2</p><p>+ RH</p><p>2</p><p> RCa + 2 H</p><p>2</p><p>CO</p><p>3</p><p>Ca SO</p><p>4</p><p>+ RH</p><p>2</p><p> RCa + H</p><p>2</p><p>SO</p><p>4</p><p>Mg SO</p><p>4</p><p>+ RH</p><p>2</p><p> RMg + H</p><p>2</p><p>SO</p><p>4</p><p>b) com as resinas aniônicas</p><p>H</p><p>2</p><p>CO</p><p>3</p><p>+ R(OH)</p><p>2</p><p> RCO</p><p>3</p><p>+ 2 H</p><p>2</p><p>O</p><p>H</p><p>2</p><p>SO</p><p>4</p><p>+ R(OH)</p><p>2</p><p> RSO</p><p>4</p><p>+ 2 H</p><p>2</p><p>O</p><p>2 HCl + R(OH)</p><p>2</p><p> RCl</p><p>2</p><p>+ 2 H</p><p>2</p><p>O</p><p>DESMINERALIZAÇÃO DA ÁGUA</p><p>I386 177</p><p> Remoção de dureza (abrandamento)</p><p> Eletrodiálise</p><p>• É um tratamento que consiste na remoção dos íons presentes na água,</p><p>provenientes dos sais minerais dissolvidos, através da influência do campo</p><p>elétrico.</p><p>• Campo entre dois eletrodos, entre os quais são colocadas membranas</p><p>catiônicas e aniônicas paralelas e alternadamente, confeccionadas com</p><p>porosidade que permite a passagem dos cátions e ânions ou mesmo a</p><p>retenção, conforme o caso.</p><p>• Em razão disto, em certos compartimentos obtém-se água doce e em outros,</p><p>água mais salgada (salmoura).</p><p>I386 178</p><p>Planta esquemática da eletrodiálise para</p><p>dessalinização da água</p><p> Remoção de dureza (abrandamento)</p><p> Eletrodiálise</p><p>I386 179</p><p> Controle de Gostos e Odores</p><p>• Causas de gostos e odores:</p><p>- certos minerais causam gosto;</p><p>- gostos e odores são causados pela morte e apodrecimento de plantas</p><p>do tipo algas;</p><p>- outros causadores de gosto e odores são compostos de clorofenóis;</p><p>- outras causas despejos de indústrias, matéria orgânica dissolvida e</p><p>gases;</p><p>- minerais tais como Fe, SO4, Mg, Na2 SO4, NaCl e Cloro excessivo.</p><p>I386 180</p><p> Controle de Gostos e Odores</p><p>• Tratamento Preventivo com Sulfato de Cobre: Tem por finalidade evitar o</p><p>crescimento de algas. Se as algas já estão bastante crescidas poderá causar</p><p>contratempos com a morte das mesmas, uma vez que elas apodrecem.</p><p>• Tratamento com Amônia e Cloro: Esta combinação é também um agente</p><p>eficiente para a remoção de gostos e odores.</p><p>• Tratamento com Carvão Ativado: A ação adsorvente do carvão, seguida da</p><p>sedimentação e filtração, produz completa remoção das substâncias causadores</p><p>de gostos.</p><p>• Pode ser aplicado antes ou depois da coagulação e antes da filtração.</p><p>• Outros Tratamentos: Remoção de gostos pela Aeração; Pré-cloração e</p><p>Permanganato de potássio .</p><p>I386 181</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p> Fluoretação</p><p>• Significado sanitário - É amplamente conhecido que o F- têm efeito</p><p>benéfíco na prevenção da cárie dentária.</p><p>• Entretanto em concentrações elevadas pode causar fluorose, ou seja, uma</p><p>deposição escura marron - roxo nos dentes e também nos ossos.</p><p>• Onde há 1,0 mg/L de F- em água natural há menos incidência de cárie</p><p>que nos lugares onde não existe.</p><p>I386 182</p><p> Fluoretação</p><p>Temperatura Média Anual</p><p>das Máximas Diárias</p><p>Concentração Ótima de Flúor</p><p>em mg/L</p><p>10,0-12,1 1,2</p><p>12,2-14,6 1,1</p><p>14,7-17,7 1,0</p><p>17,8-21,4 0,9</p><p>21,5-26,3 0,8</p><p>26,4-32,5 0,7</p><p>32,6-37,5 0,6</p><p>I386 183</p><p>TRATAMENTO DE ÁGUA</p><p>ESQUEMA DE UMA E.T.A.</p><p>a) Saída do material grosseiro retirado da água bruta.</p><p>b) Entrada da água nos decantadores.</p><p>c) Adição de substâncias químicas que participam do processo inicial de</p><p>tratamento da água (cloro, Al2(SO4)3 e cal).</p><p>Cloro = usado na desinfecção (destruição dos microorganismos</p><p>causadores de doenças) e mantido ao longo de todo o processo para</p><p>proteger a água contra contaminações no sistema de distribuição.</p><p>Al2(SO4)3 = usado na coagulação das partículas.</p><p>Cal = usada para correções de pH.</p><p>d) Saída do material prontamente sedimentável.</p><p>e) Entrada nas câmaras de floculação.</p><p>f) Saída do material floculado.</p><p>g) Entrada da água nos decantadores secundários. Normalmente a</p><p>decantação é acompanhada de uma filtração formada por um leito</p><p>composto de carvão areia e cascalho.</p><p>h) Saída contínua do material sedimentado.</p><p>i) Etapa terciária de tratamento para retirada da flora microbiana (fungos,</p><p>algas, bactéria e protozoários).</p><p>j) Adição de cloro (cloro líquido ou dióxido de cloro).</p><p>k) Saída de material.</p><p>l) Adição de sílica ativada, polieletrólitos ou adsorção em carvão ativado.</p><p>m) Entrada da água nas etapas de polimento.</p><p>n) Saída de material.</p><p>o) Entrada da água nas etapas de polimento (correção de alcalinidade,</p><p>dureza e teores de sais de ferro e manganês).</p><p>p) Saída de material.</p><p>q) Água tratada pronta para distribuição.</p><p>GRADEAMENTO</p><p>DECANTAÇÃO</p><p>FLOCULAÇÃO</p><p>DECANTAÇÃO</p><p>e FILTRAÇÃO</p><p>REMOÇÃO de</p><p>MICROORGANISMOS</p><p>REMOÇÃO de</p><p>COR, SABOR e ODOR</p><p>REMOÇÃO de</p><p>MATERIAL MINERAL</p><p>(a)</p><p>(c)</p><p>(b)</p><p>(f)</p><p>(e)</p><p>(d)</p><p>(p)</p><p>(g)</p><p>(h)</p><p>(q)</p><p>(i)</p><p>(r)</p><p>(o)</p><p>(k) (j)</p><p>(n)</p><p>(l)</p><p>(m)</p><p>I386 184</p>