TECNOLOGIA TRATAMENTO AGUA

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CARLOS A. RICHTER
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METODOS E
TECNOLOGIA DE TRATAMENTO
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AGUA
METODOS E TECNOLOGIA
DE TRATAMENTO
Carlos A. Richter
ｌ ｡ ｮ ｾ ｡ ｭ ･ ｮ ｴ ｯ 2009
ISBN: 9788521204985
Paginas:352
Formato: 17x24 em
Peso:0,580 kg
TECNOLOGIA DE TRATAMENTO
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METODOS EAGUA
 Conceitos Básicos de Química 11
CONCEITOS BÁSICOS
DE QUÍMICA
Desde a mais remota antiguidade, a constituição da matéria intriga 
o pensamento humano. A questão é: pode a matéria ser dividi-
da indefinidamente em partes cada vez menores ou haverá um limite, 
uma partícula indivisível, a menor partícula que individualiza uma de-
terminada substância? Para os antigos gregos, não havia meios experi-
mentais de comprovar quaisquer dessas possibilidades. A constituição 
da matéria era objeto de correntes filosóficas de pensamento, baseadas 
em princípios lógicos. Alguns filósofos gregos, notadamente Demócri-
to, 500 anos antes de Cristo, defendiam o princípio de que a matéria 
era constituída de partículas indivisíveis, os átomos. Segundo eles: 
As únicas coisas existentes são os átomos e o espaço vazio. 
Os átomos são infinitos em número e infinitamente varia-
dos em suas formas; chocam entre si, sendo as translações e 
rotações assim provocadas o começo dos mundos. As varie-
dades de todas as coisas dependem das variedades de seus 
átomos em número, tamanho e agregação.
Outros pensadores gregos, entre eles Platão e Aristóteles, que exer-
ceram grande influência no pensamento ocidental, eram contrários 
a essas ideias, e a teoria atômica foi esquecida até o Renascimento, 
quando se inicia a física experimental com Newton, Boyle e Huygens. 
No final do século XVII e início do século XIX, os químicos já co-
nheciam algumas relações com que um determinado elemento quími-
co combinava-se com outros em reações completas, isto é, sem resídu-
os de qualquer componente da reação. Por exemplo, sabia-se que 2 g de 
oxigênio reagiam com exatamente 3 g de magnésio para formar óxido 
de magnésio. A mesma quantidade de oxigênio necessitava, entretan-
to, de 5 g de cálcio para produzir o óxido de cálcio. Nas reações entre 
esses elementos, encontra-se, portanto, uma relação entre os números 
inteiros 2:3:5. 
 Conceitos Básicos de Química 5
Na formação de compostos, os elétrons 
de valência são transferidos da camada ex-
terna de um átomo para a camada externa 
de outro, ou eles são compartilhados pelas 
camadas externas dos átomos de um com-
posto. Quando os elétrons são transferidos, 
a união é chamada ligação iônica (Figu-
ra 1.3). Quando compartilhados, acontece 
a ligação covalente (Figura 1.4).
Um mol (plural = moles) de um elemen-
to ou composto é a sua massa molecular 
expressa em unidades comuns de massa, 
usualmente em gramas. Um mol de cloro 
é 71 g, e um mol de carbonato de cálcio, 
substância familiar para quem lida com 
tratamento de água, é 100 g. Um mol de 
uma dada substância contém exatamente o 
mesmo número de moléculas que qualquer 
outra substância. O número de moléculas 
contidas em um mol de uma dada substân-
cia é chamado de número de Avogadro, 
e é aproximadamente igual a 6,02 × 1023. 
Tratando-se de gases, um mol de um gás 
qualquer, contendo 6,02 × 1023 moléculas, 
ocupa sempre o mesmo volume, 22,4 L, a 
0 °C e a 1 atmosfera de pressão.
EXEMPLO 1.1
Para os operadores e engenheiros que lidam com tratamento de água, a dosagem de coa-
gulante é em mg/L do produto como ele é. Pesquisadores e cientistas geralmente apresen-
tam em suas publicações a dosagem em termos do íon metálico correspondente, Al3+ ou 
Fe3+. É conveniente, portanto, estabelecer suas equivalências para uma rápida conversão 
de uma unidade para outra.
O sulfato de alumínio seco tem a fórmula 
 Al2(SO4)3 × 14 H2O
Calcular o mol e a porcentagem de alumínio, Al3+. Pesos atômicos: 
 Al = 26,98, S = 32,06, O = 16,00, H = 1,00
 H2O = 2 H + O = 2 × 1,00 + 16,00 = 18,00
 SO4 = S + 4 O = 32,06 + 4 × 16,00 = 96,06
 Al = 26,98 
 Al2(SO4)3 × 14 H2O = 2 × 26,98 + 3 × 96,06 + 14 × 18 = 594,14 
SOLUÇÃO:
A porcentagem de alumínio no sulfato é, então
 (26,98/594,14) × 100 = 4,54%
Figura 1.3 
Ligação iônica – Molécula de cloreto de sódio, NaCl
Figura 1.4
Ligação covalente – Molécula de ácido clorídrico, HCl
e
e e
e e
ee
e
e
e
e
e
e
e e
e e
Cl
e e
ee
e
e
e
e
e e
Na e
H Cle ee
e e e
e
e
e e
e e
e e
e e
e e
Elétron 
compartilhado
 Estequiometria, Equações Químicas 92
ESTEQUIOMETRIA,
EQUAÇÕES QUÍMICAS
A análise estequiométrica (do grego Stoikeion, elemento) baseia-se 
na lei da conservação das massas, isto é, que o número total de 
átomos de cada espécie envolvida em uma reação química deve ser o 
mesmo nos dois lados da equação.
A maneira mais simples de definir uma reação química é por meio 
de uma equação química, na qual o lado esquerdo indica os reagen-
tes, ou produtos químicos que serão postos em contato, e o lado di-
reito, os produtos ou resultados da reação química. A seta indica o 
sentido da reação. Por exemplo, sabemos que hidrogênio + oxigênio 
Z água. Em concordância com a lei da conservação das massas, pode-
se escrever:
2 H2 + O2 → 2 H2O
Para uma equação química estar correta, devem ser verificadas as 
seguintes observações:
1. A equação deve representar a realidade, isto é, devem-se conhecer 
todos os reagentes e produtos.
2. A equação deve incluir os símbolos e fórmulas de todos os elemen-
tos e compostos que reagem ou se formam com a certeza de estão 
escritos corretamente. Os elementos que existem como moléculas 
diatômicas são: hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, flúor, cloro, bromo 
e iodo; os demais são considerados monoatômicos na redação de 
equações químicas.
3. A lei da conservação dos átomos deve ser obedecida, isto é, deve 
haver o mesmo número de átomos de cada elemento em ambos os 
membros da equação.
10 ÁGUA — Métodos e Tecnologia de Tratamento
Por exemplo, o processo mais comum 
no tratamento de água é a coagulação. O 
sulfato de alumínio reage com a alcalinida-
de natural ou adicionada à água, formando 
o hidróxido de alumínio. A reação simplifi-
cada pode ser representada por:
Sulfato de alumínio + hidróxido de cálcio 
→ hidróxido de alumínio 
+ sulfato de cálcio
Com as fórmulas químicas dos compo-
nentes, pode-se escrever:
Al2(SO4)3 + Ca(OH)2 → Al(OH)3 + CaSO4
Essa expressão deve ser equilibrada. 
Começando com o Al2(SO4)3 para equili-
brar os átomos, encontram-se dois átomos 
de alumínio no lado esquerdo. Com isso, no 
lado direito deve haver duas moléculas de 
Al(OH)3. Há três radicais SO4
– no primeiro 
membro, de modo que a equação fica agora 
como:
Al2(SO4)3 + Ca(OH)2 → 2 Al(OH)3 
+ 3 CaSO4 (ainda não equilibrada)
Como há três átomos de cálcio no se-
gundo membro, deve-se colocar o coefi-
ciente 3 antes do Ca(OH)2 no lado esquer-
do da equação:
Al2(SO4)3 + 3 Ca(OH)2 → 2 Al(OH)3 
+ 3 CaSO4
resultando, finalmente, uma equação equi-
librada.
A análise estequiométrica é utilizada para 
se determinar as quantidades de reagentes 
necessárias para se obter uma dada quanti-
dade de produto desejado e é, portanto, de 
grande importância no dimensionamento de 
dosadores, tanques de solução, espaço para 
armazenamento de produtos químicos etc.
EXEMPLO 2.1
Uma situação extremamente perigosa na operação de uma estação de tratamento de água 
é o vazamento de cloro para a atmosfera, com risco de vida para o operador. O cloro pode 
ser neutralizado por um álcali, por exemplo, pela cal hidratada [hidróxido de cal, Ca(OH)2] 
ou pela soda cáustica (hidróxido de sódio, NaOH). Destes, a soda é bem mais solúvel e, 
portanto, passível de ser armazenada em um volume relativamente pequeno, sendo, as-
sim, preferível em uma primeira escolha.
Calcular a quantidade de soda necessária e o volume do tanque para armazená-la em so-
lução a 50%, capaz de neutralizar um cilindro de cloro de 1 tonelada (960 kg).
SOLUÇÃO:
A reação de neutralização,na qual se produz hipoclorito de sódio, é a seguinte:
 Cl2 + ..NaOH + ..H2O → ..NaClO + ..NaCl + ..H2O
O equilíbrio é alcançado com a seguinte equação
 Cl2 + 2 NaOH + H2O → NaClO + NaCl + 2 H2O [2.1]
 (2 x 35,5) + 2(23 + 16 + 1) (23 + 16 + 35,5)
 71 + 80 74,5 
Assim, 80 kg de hidróxido de sódio reagem com 71 kg de cloro gasoso, resultando em 
uma solução contendo 74,5 kg de hipoclorito de sódio.
A quantidade de soda cáustica necessária será, então,
 Cl2 NaOH
 71 → 80
 960 → x x = 1.082 kg de NaOH
 Leis dos Gases 133
LEIS 
DOS GASES
3.1. LEI DE AVOGADRO
Há uma relação proporcional entre a massa de um gás, dada em molé-
culas gramas, e o seu volume, quando a pressão e a temperatura são 
constantes:
 
V
n
= const.
 
[3.1]
onde n é o número de moles. Avogadro propôs, em 1811, que, sob condi-
ções normais de pressão e temperatura, iguais volumes de gases contêm 
igual número de moléculas. O valor atual do número de Avogadro é 
6,02 × 1023 moléculas/mol. Um mol de qualquer gás ocupa, em condições 
normais de pressão e temperatura, 22,4 L (ver Figura 3.1).
3.2. LEI DE BOYLE
Quando se comprime um gás mantendo constante sua temperatura, a 
pressão varia inversamente com o volume:
 P · V = const. [3.2]
formulação proposta em 1662 por Robert Boyle, físico inglês.
Figura 3.1
Volume molar de um gás
1 mol H2 (2,0 g) =
1 mol CO (28,0 g) =
1 mol He (4,0 g) =
1 mol CO2 (44,0 g) =
1 mol O2 (32,0 g) =
= 1 mol Cl2 (71,0 g)
= 1 mol NH3 (17,0 g)
= 1 mol NO (30,0 g)
= 1 mol HCl (36,5 g)
= 1 mol N2 (28,0 g)
1 volume molar de qualquer gás
22,4 litros nas C.N.T.P.
 Leis dos Gases 17
3.4. LEI DAS PRESSÕES 
PARCIAIS OU LEI DE DALTON
A lei de Dalton estabelece que a pressão 
total exercida por uma mistura gasosa é a 
soma das pressões parciais de seus com-
ponentes. A pressão parcial de um gás é a 
pressão que exerceria se somente ele ocu-
passe o recipiente à mesma temperatura 
da mistura. Em forma de equação,
 PT = ∑ Pi
onde:
PT = pressão total dos gases, atm
Pi = pressão do gás índice i, atm
Na atmosfera, o nitrogênio tem uma 
pressão parcial de 0,781 atm; o oxigênio, 
0,209 atm; o argônio, 0,0093 atm; e o dió-
xido de carbono, 0,00033 atm. A pressão 
residual de 0,0004 atm é devida a diversos 
outros gases que existem na atmosfera em 
pequenas proporções. Pela lei dos gases 
pode-se, então, determinar a composição 
do ar em volume, dada na Tabela 3.1.
3.5. EFUSÃO
A efusão é o escape de um gás de um re-
cipiente através de um orifício. O número 
de moléculas de um gás que passa por um 
orifício na unidade de tempo depende de 
sua velocidade média. Pela teoria cinética 
dos gases, sendo constantes a pressão, o 
volume e a temperatura, a energia ciné-
tica ½nmv2 deve ser a mesma para todo 
gás. Assim, aplicando a expressão anterior 
para os gases 1 e 2, e lembrando que igual 
volume de gases tem o mesmo número de 
moléculas n, temos:
 
1
2
nm1v
2
1
=
1
2
nm2v
2
2 
ou 
 
v1
v2
=
√
m2
m1 
[3.5]
Essa é a expressão da lei de Graham, a 
qual estabelece que as velocidades de efu-
são de dois gases estão relacionadas entre 
si na razão inversa da raiz quadrada de 
suas massas.
Tabela 3.1
Composição do ar seco
Componente Volume por cento
Nitrogênio 78,09
Oxigênio 20,95
Argônio 0,93
Dióxido de carbono 0,03
EXEMPLO 3.4
Se a descarga de cloro (Cl2) que passa pelo orifício de controle de um clorador é 
de 40 L/min, qual seria a descarga de gás amoníaco (NH3) correspondente se o mesmo 
aparelho fosse usado para o amoníaco?
Solução: 
As descargas sendo proporcionais às velocidades, e as massas aos moles corresponden-
tes, pode-se escrever, com base na equação [3.5]:
 
q
NH3
=q
Cl2
×
mol
Cl2
mol
NH3
Como
 molCl2 = 2 × 35,45 = 70,9 e molNH3
 = 14 + 3 × 1 = 17, 
resulta
 
q
NH3
=
70,9
17
= 82,7 L/min
 Soluções, Equilíbrio e Atividade Química 214
SOLUÇÕES, EQUILÍBRIO
E ATIVIDADE QUÍMICA
Uma solução é uma mistura homogênea de duas ou mais substân-
cias, cuja composição varia dentro de limites definidos. O meio 
dissolvente é chamado solvente e a substância dissolvida, soluto. No 
tratamento de água, o solvente é, geralmente, a água. O soluto pode 
ser sólido (sulfato de alumínio), líquido (ácido sulfúrico) ou gasoso 
(cloro). 
Uma mistura heterogênea de duas ou mais substâncias é chamada 
suspensão, por exemplo, argila na água. As partículas de argila não 
se distribuem uniformemente na água. No fundo se encontram mais 
partículas que na superfície. Quando as partículas em suspensão são 
muito pequenas para sedimentarem livremente pela ação da gravidade 
e muito grandes para se dissolver, a suspensão se diz coloidal.
 Soluções, Equilíbrio e Atividade Química 27
Figura 4.2
Esquema de um sistema de flotação a ar dissolvido
Este é um processo de separação sólido-
líquido muito eficiente, que está despertan-
do grande interesse no tratamento de água 
potável e será objeto do Capítulo 11.
Q
1
2
10
9
3
4
5
8
6
7
q = rQ
Legenda
 1. Chegada de água bruta
 2. Floculador
 3. Tanque de flotação
 4. Canal de descarga de lodo
 5. Canal de água flotada
 6. Bomba de recirculação
 7. Compressor de ar
 8. Tanque de saturação
 9. Válvula de quebra de pressão
10. Câmara de mistura de flocos
 + microbolhlas
EXEMPLO 4.7
Sendo dados
 Q = vazão que passa pelo tanque de flotação = 125 L/s
 r = taxa de recirculação = 10%
 pm = pressão manométrica no tanque de saturação = 5 kg/cm2 ≅ 5 atm
 pa = pressão atmosférica = 735 mmHg
 θ = temperatura = 20 °C,
dimensíonar o compressor de ar para o sistema de saturação de uma estação de trata-
mento com flotação a ar dissolvido, como a esquematizada na Figura 4.2.
SOLUÇÃO:
1. A vazão de recirculação é
 q = rQ = (10/100) × 125 L/s = 12,5 L/s = 750 L/min
2. A pressão sobre a superfície da água no tanque de saturação é a pressão absoluta
 P = pm + pa
 e a concentração de ar resultante na água de recirculação é
 C = KH · P
Dos dados, pm = 5 atm, e pa = 735/760 = 0,97 atm; somando, resulta P = 5,97 atm.
À temperatura de 20 °C, KH = 23,7 mg/L · atm; assim,
 C = 23,7(mg/L · atm) × 5,97 atm = 141,5 mg/L
e a massa de ar sendo dissolvida na água de recirculação é, portanto,
 M = q · C = 750 (L/min) × 141,5 (mg/L) = 106,125 mg/min ≅ 106,1 g/min
3. Para calcular o volume de ar, pode-se aplicar a equação dos gases,
 pV = nRT
 Reações de Precipitação – Termodinâmica das Reações Químicas 375
REAÇÕES DE PRECIPITAÇÃO –
TERMODINÂMICA DAS
REAÇÕES QUÍMICAS
A dissolução e a precipitação de substâncias químicas são muito 
importantes no tratamento da água. A remoção de dureza, ferro, 
manganês, flúor e uma série de poluentes, como metais pesados e al-
guns compostos orgânicos, é governada por reações de precipitação. 
Essas reações apresentam, também, equações de equilíbrio semelhan-
tes àquelas usadas nos exemplos anteriores. Seja AB uma espécie quí-
mica pouco solúvel. Em contato com a água, ela se dissolve levemente 
e forma o seguinte equilíbrio:
AB ⇔ A + B
onde AB representa a espécie química em estado sólido em equilíbrio na 
solução, quer dizer, o número de moléculas que se dissolve é igual ao nú-
mero de moléculas que se precipita. Assim, [AB] em solução é constante. 
Na equação de equilíbrio, portanto, pode-se fazer [AB] = Ks:
[A][B]
[AB]
=
[A][B]
Ks
= K
ou
 [A][B] = K · Ks = Kps [5.1]
Para uma substância mais complexa AmBn, a equação de equilíbrio 
é
[A]m[B]n = Kps 
A constante Kps é a chamada constante de produto de solubilidade, 
dada na Tabela 5.1 para algumas substâncias de interesse no trata-
mento da água. 
42 ÁGUA – Métodos e Tecnologia de Tratamento
Tabela 5.4
Calores específicos (cal/g °C) de algumas substâncias
Água 1,0
Amoníaco, NH4
+ 1,07
Areia 0,25
Ferro 0,11
Mercúrio 0,033
Vidro, terra 0,20
De uma maneira simples, pode-se de-
finir entalpia como o conteúdo total de 
calor (ou energia) de um corpo. Assim, o 
calor absorvido ou desprendido em uma 
reação química, e que depende da concen-
tração dos reagentes, constitui a variação 
deentalpia ocorrida na reação, a qual se 
indica por ∆H.
Tabela 5.5
Propriedades termodinâmicas de algumas espécies 
químicas (entalpias e energias livres padrões a 25 °C)
Espécie ∆H° (kcal/mol) ∆G° (kcal/mol)
Ca2+ (aq) –129,77 –132,18
CaCO3 (s) –288,45 –269,78
CaF2 (s) –290,2 –277,5
Ca(OH)2 (s) –253,7 –214,7
CO2 (g) 94,05 –94,26
CO2 (aq) –98,69 –92,31
CO3
2– (aq) –161,6 –126,2
Cl– (aq) –40,0 –31,3
Cl2 (aq) –28,9 –19,1
OCl– (aq) –25,6 –8,8
HOCl (aq) –28,9 –19,1
H+ (aq) 0 0
OH– (aq) –55,0 –37,6
H2O (l) –68,3 –56,7
H2O (g) –57,8 –65,6
O2 (aq) –3,9 + 3,9
O2 (g) 0 0
Mg(OH)2 (s) –220,86 199,15
NH3 (g) –11,0 –4,0
NH3 (aq) –19,3 –6,4
NH4
+ (aq) –31,7 –19,0
Nota: (aq) = aquoso, (s) = sólido, (l) = líquido, (g) = gas
Um dos conceitos mais importantes da 
física, e talvez o mais difícil de ser com-
preendido, é o da entropia, mas que, feliz-
mente, é bastante fácil de aplicar. Para os 
físicos, o universo é constituído de matéria 
e energia, cuja transformação se proces-
sa ininterruptamente. Segundo Max Plank 
(1900), a energia no universo transforma-se 
em porções mínimas chamadas quanta 
(1 quântum = 6,6 × 10–34 J), extinguindo-se 
gradativamente e tornando-se cada vez 
menos própria para o trabalho mecânico. 
Diz-se então que a entropia tende para um 
máximo. Clausius (1857) estabeleceu uma 
equação para a variação da entropia da 
energia calorífica de um sistema, que é
 ∆s = ∆Q/T
sendo ∆Q a variação de calor no sistema e 
T a temperatura absoluta.
O calor de reação ou entalpia ∆Hr° da 
reação química
 aA + bB + … ⇔ pP + qQ + …
é a soma das entalpias dos produtos menos 
a soma das entalpias dos reagentes. Como 
as entalpias são dadas em kcal/mol (ou em 
kJ/mol), esses valores devem ser multipli-
cados pelo número de moles envolvidos, ou 
seja, pelos coeficientes estequiométricos 
respectivos:
∆Hr° = (pHp° + qHQ°) – (aHA° + bHB°) [5.3]
 O Sistema Carbonato 476
O SISTEMA
CARBONATO
O dióxido de carbono, os carbonatos e bicarbonatos e os íons de cál-
cio constituem os principais componentes do sistema carbonato, 
que participa com uma importância fundamental na química da água, 
e cuja perfeita compreensão é crucial para aqueles que lidam com o 
tratamento de água. Seu estudo inclui problemas relacionados princi-
palmente com o controle da corrosão e com o abrandamento da água, 
envolvendo a saturação do carbonato de cálcio.
Uma água estável é aquela que não provoca incrustações nem cor-
rosão. Quimicamente, uma água estável não precipita nem dissolve o 
carbonato de cálcio. A deposição de uma fina camada de carbonato é 
desejável para proteger as canalizações contra a corrosão, porém uma 
excessiva precipitação de carbonato poderá comprometer sua capaci-
dade de condução de água.
6.1. SAIS DO ÁCIDO CARBÔNICO
Os componentes básicos do sistema carbonato são: a água (H2O), o 
dióxido de carbono (CO2), o ácido carbônico (H2CO3) e os íons hidro-
gênio (H+), hidroxila (OH–), bicarbonato (HCO3
–), carbonato (CO3
=) e 
cálcio (Ca2+).
 O Sistema Carbonato 55
O diagrama de Deffeyes é utilizado so-
mente em condições que não envolvem a 
precipitação de carbonato ou que alterem 
a condição de equilíbrio do CO2 com a at-
mosfera. 
Figura 6.5
Diagrama de Caldwell-Lawrence
–200
–160
–120
–80
–40
0
40
80
120
160
200
240
280
320
360
400
440
480
520
560
600
640
680
720
760
–200
–160
–120
–80
–40
0
40
80
120
160
200
240
280
320
360
400
440
480
520
560
600
640
680
720
760
–5
20
–4
80
–4
40
–4
0
0
–3
60
–3
20
–2
80
–2
40
–2
0
0
–1
60
–1
20
–8
0
–4
0
0 40 80 12
0
16
0
20
0
24
0
–5
20
–4
80
–4
40
–4
0
0
–3
60
–3
20
–2
80
–2
40
–2
0
0
–1
60
–1
20 –8
0
–4
0 0 40 80 12
0
16
0
20
0
24
0
(Alcalinidade) — (Cálcio)
A
ci
d
ez
11,3
11,2
11,1
11,0
10,9
10,8
10,7
10,6
10,5
10,4
10,3
10,2
10,1
1
2
3
4
5
6
8
10
20
30
40
50
60
80
100
200
M
ag
n
és
io
p
H
A
lcalinidade total
Alca
lin
id
ad
e 
to
ta
l
Diagrama
de direções
Ca(OH)2
CO2
CO3
––
HCO3
–
OH–
Ca+2
H+Mg–
Cálcio
50
0
46
0
42
0
38
0
34
0
26
0
22
0
18
0
14
0
10
0
60 20 8 230
0
140
100
80
20
10
10
20
60
100
140
180
220
260
300
340
500
460
420
380
340
300
260
380
42
0
220
180
140
100
20
60
2
1
11,0
10,8
10,0
7,8
9,7
8,8
8,0
7,6
7,2
7,1
7,0
6,9
pH 6,8
6,7
6,6
1
11,4
C
ál
ci
o
Cálcio
Obs.: 1. Para as seguintes condições:
 Temperatura = 25 °C
 Força iônica = µ STD = 400
 2. Todas as unidades em mg/L CaCO3 
 Parâmetros de Qualidade e Definição de Processos de Tratamento 657
PARÂMETROS DE QUALIDADE
E DEFINIÇÃO DE PROCESSOS
DE TRATAMENTO
7.1. PARÂMETROS DE QUALIDADE
Na natureza, calcula-se que existe um total de 45 × 1045 moléculas de 
água, nos estados líquido, gás (vapor) e sólido (gelo), correspondendo 
a um volume de 1.360.000 milhões de m3. Apesar dessa aparente abun-
dância, somente cerca de 0,62% são aproveitáveis para as atividades 
humanas, como mostra a Tabela 7.1.
Tabela 7.1
Distribuição da água na Terra
Locação Volume, 1012 m3 % do Total
Áreas terrestres
Lagos de água doce 125 0,009
Lagos salinos e mares interiores 104 0,008
Rios 1,25 0,0001
Umidade do solo 67 0,005
Água subterrânea (acima da prof. de 4.000 m) 8.350 0,61
Geleiras e glaciares de altitude 29.200 2,14
37.800 2,8
Atmosfera 13 0,001
Oceanos 1.320.000 97,3
TOTAL 1.360.000 100
Fonte: Todd, D. K. : The Water Encyclopedia
A molécula de água é constituída por dois átomos de hidrogênio 
unidos a um de oxigênio, formando um ângulo de 105° (Figura 7.1). 
Devido a essa forma assimétrica, a molécula resulta positivamente 
carregada do lado dos átomos de hidrogênio e negativamente do lado 
do oxigênio. A separação de cargas ou dipolo resultante induz a for-
mação de forças atrativas entre as moléculas de água, a que se chama 
de enlaces de hidrogênio, responsáveis pelas propriedades físicas e 
 Parâmetros de Qualidade e Definição de Processos de Tratamento 83
Tabela 7.11
Grupos representativos de algas e cianobactérias
Designação usual Membros representativos
Bacilariófita Diatomáceas Asterionela, Diatoma ciclotella, Flagilaria, Navícula, 
Melosidra, Sinedra, Tabellaria
Clorófita Algas verdes Clamidonomas,Oocistos, Scenedesmus, Selenastrum, Ulotri 
Crisófita Algas amarelo-douradas Chrysosphaerella, Dinobryon
Cianobactéria Algas verde-azuladas Anabaena, Anacystis (Microcystis), Oscilatória, Spirolina
Dinófita Dinoflagelados Ceratium, Peridinium, 
Euglenófita Euglenas Euglena, rbinariaTrachelomas
Feófita Algas marrons Macrocystis, Sargassum, Turbinaria
Rodófita Algas vermelhas Chondrus, Coralina
Figura 7.10
Algas que produzem sabor e odor
 Coagulação – Mistura Rápida 918
COAGULAÇÃO –
MISTURA RÁPIDA
8.1. COAGULAÇÃO E MISTURA RÁPIDA
O processo de coagulação, usado na maioria das estações de tratamen-
to, envolve a aplicação de produtos químicos para a precipitação de 
compostos em solução e desestabilização de suspensões coloidais de 
partículas sólidas, que, de outra maneira, não poderiam ser removidas 
por sedimentação, flotação ou filtração.
A coagulação e a floculação desempenham um papel dominante na 
cadeia de processos de tratamento de água, principalmente na prepa-
ração da decantação ou da flotação e, assim, na filtração que se segue. 
O sucesso dos outros processos depende, portanto, de uma coagulação 
bem-sucedida. Por esse motivo, a coagulação tem sido objeto de exten-
sivos estudos e pesquisas no decorrer do século, desde os fundamentos 
teóricos estabelecidos por Smoluchowski em 1919 e aplicações práticas 
desses princípios por Camp na década de 1950, aos trabalhos mais re-
centes de Hudson, Ives, Kaufman, Singley, Amirtharajah, Hahn, Tam-
bo, entre outros. A aplicação desses novos conceitos, juntamente com 
o surgimento de novos agentes coagulantes, constitui-se em uma das 
mais importantes contribuições à tecnologia de tratamento de água, e 
o seu conhecimento vai ajudar o engenheiro na identificação das pos-
sibilidades e deficiências dos diversosdispositivos de processo, permi-
tindo a otimização global da cadeia de processos de uma estação de 
tratamento de água a partir da coagulação-floculação.
8.1.1. Características do processo
Na literatura sobre tratamento de água, encontram-se diferentes in-
terpretações para os termos “coagulação” e “floculação”, frequente-
mente aplicados como sinônimos.
Em uma acepção abrangente, coagulação é a alteração físico-quí-
mica de partículas coloidais de uma água, caracterizada principalmen-
te por cor e turbidez, produzindo partículas que possam ser removi-
das em seguida por um processo físico de separação, usualmente a 
sedimentação. A coagulação pode ser considerada como um processo 
constituído de duas fases subsequentes: a primeira – a coagulação, 
100 ÁGUA – Métodos e Tecnologia de Tratamento
não perfeitamente compreendido, e, sobre 
ela, estabeleceram-se teorias que estão 
sendo objeto de comprovações experimen-
tais, não mutuamente exclusivas, como: 
•฀฀ a฀ que฀ procura฀ explicar฀ a฀ coagulação฀
pela compressão da dupla camada de 
íons que envolvem a partícula 
•฀ a฀ que฀ admite฀ que฀ a฀ coagulação฀ ocorre฀
por reações químicas específicas entre 
as partículas coloidais e os coagulantes
A operação das estações de tratamento 
de água e resultados de pesquisas recen-
tes (Ishibashi, 1980) parecem dar mais 
crédito à teoria química. Nessas pesqui-
sas, observou-se a formação de flocos de 
sulfato de alumínio com o microscópio 
eletrônico e verificou-se que a adsorção 
de íons e o entrelaçamento das partículas 
com o precipitado de hidróxido de alumí-
nio explicam melhor o fenômeno da coa-
gulação do que a teoria da compressão da 
dupla camada. 
Quando se aplica um coagulante à 
água, geralmente um sal de alumínio ou 
de ferro, ocorrem reações de hidrólise e de 
polimerização, como mostrado no item an-
terior, as quais sofrem a influência do pH 
e das espécies iônicas presentes na água, 
da concentração e do tipo dos coloides, do 
tipo e dose de coagulante aplicado e das 
condições de mistura do coagulante com a 
água. Esses fatores determinam a eficiên-
cia da coagulação, de acordo com o prin-
cipal mecanismo de interação coagulante-
partícula. 
A Figura 8.3 resume em forma esque-
mática os mecanismos predominantes na 
coagulação com sulfato de alumínio:
•฀ A฀adsorção฀das฀espécies฀hidrolíticas฀solú-
veis pelo coloide e sua desestabilização.
•฀ A฀coagulação฀por฀arrasto,฀na฀qual฀o฀co-
loide é entrelaçado pelo precipitado de 
hidróxido.
Figura 8.3
Esquema das reações de coagulação com sulfato de alumínio (Adaptado de Armitharajah. 1985).
Coagulantes
Al2(SO4)3 — 14,3 H2O—AKH2Cl3+ + SO4
2– + H2O—Al(OH)2– + Al(OH)+
2 + Al7(OH)17—Al(OH)3(s)
Rápido
(10–4 – 1 sec)
Rápido-lento
(1 – 7 sec)
+ + H+
Al(OH)3
Al(OH)3
Al(OH)3
Al(OH)3Al(OH)3
Al(OH)3
Al(OH)3Al(OH)3
Al(OH)3
Al(OH)3
Al(OH)17
Al(OH)Al(OH)
Al(OH)
Al(OH)17
(Dose alta de Al)Solução de Al Espécies hidrolizadas
(baixa dose Al)
Água a tratar (Coloide)
Alta turbidez
Coloide
Coloide
ColoideColoide
Coloide
Muito rápido
10–4 sec.
Floc
Baixa turbidez
Absorção-Destabilização Coagulação por arrastro
 Floculação 1279
FLOCULAÇÃO
Na cadeia de processos de uma estação de tratamento, a coagulação 
é geralmente seguida pela floculação, que pode ser definida como 
o processo de juntar partículas coaguladas ou desestabilizadas para 
formar maiores massas ou flocos, de modo a possibilitar sua separação 
por sedimentação (flotação) e/ou filtração da água. É, sem dúvida, o 
processo mais utilizado para a remoção de substâncias que produzem 
cor e turbidez na água. 
Nos tanques de floculação, os pequenos microflocos aglutinam-se 
formando flocos, que, ao saírem dos tanques, devem ter tamanho e 
densidade adequados ao processo de remoção que segue: clarificação 
por sedimentação ou por flotação e/ou filtração. Ao contrário da sedi-
mentação, nos processos de flotação e filtração direta não é desejável 
a formação de um floco volumoso. O processo de agregação é depen-
dente da duração e da quantidade de energia aplicada (gradiente de 
velocidade). A energia aplicada para a floculação pode ser comunica-
da, como na mistura rápida, por meios hidráulicos, mecânicos e/ou 
pneumáticos, a diferença caracterizando-se pela intensidade, que, na 
floculação, é muito menor.
Não obstante a floculação, como uma ajuda à sedimentação e fil-
tração, vir sendo praticada há séculos, foi somente no decorrer do sé-
culo XX que se incorporou suficiente conhecimento sobre o processo, 
particularmente nos trabalhos de Smoluchowski, Camp , Hudson e 
Kaufman, entre outros, permitindo o projeto racional das unidades de 
floculação com o desenvolvimento da teoria da cinética da floculação. 
150 ÁGUA – Métodos e Tecnologia de Tratamento
9.2.3. Floculadores mecânicos
Os floculadores mecânicos distinguem-se 
basicamente, pelo tipo de movimento, em 
giratórios e alternativos ou oscilantes. Os 
primeiros podem ser de paletas (Figura 
9.9) que operam a baixas velocidades de 
rotação, ou turbinas (Figura 9.10) a veloci-
dades relativamente altas. Os floculadores 
alternativos apresentam dois tipos básicos 
conhecidos por “Walking Beam” e “Ribbon 
Flocculator”. Consistem basicamente em 
sistemas oscilantes, e distinguem-se entre 
Figura 9.9
Floculador mecânico de paletas
Figura 9.10
Floculador mecânico de turbina
Figura 9.11
Floculador tipo “Walking Beam”
si pela velocidade angular, que é constante 
no “Ribbon Flocculator” e uma função se-
noidal no “Walking Beam”.
 Sedimentação e Decantação 15910
SEDIMENTAÇÃO
E DECANTAÇÃO
10.1. INTRODUÇÃO
A sedimentação é um processo físico que separa partículas sólidas em 
suspensão da água, e é um dos mais comuns no tratamento da água. 
Consiste na utilização das forças gravitacionais para separar partícu-
las de densidade superior à da água, depositando-as em uma superfície 
ou zona de armazenamento. Normalmente, a água contém materiais 
finamente divididos, no estado coloidal ou em solução, que não podem 
ser removidos por sedimentação simples, sendo necessária a adição de 
coagulante para formar aglomerados ou flocos que sedimentam com 
maior facilidade. 
A remoção de partículas discretas é realizada pela sedimentação 
simples nos pré-sedimentadores e sua aplicação geralmente se faz para 
remover partículas de diâmetro igual ou superior a 0,1 mm (100 µm). 
A sedimentação de partículas floculentas é usualmente chamada de 
decantação, e as unidades onde se realiza esse processo, de tanques 
de decantação ou, simplesmente, decantadores.
Os primeiros decantadores foram tanques de fluxo horizontal e seu 
uso foi bastante difundido a partir do século XIX. Suas principais van-
tagens se manifestam em sua inerente simplicidade, alta eficiência e 
baixa sensibilidade a condições de sobrecarga. Por esses motivos, sua 
utilização é ainda defendida por diversos engenheiros. Com os estu-
dos teóricos e pesquisas aplicadas principalmente a partir da segunda 
metade do século XX, desenvolveu-se o chamado decantador tubular 
ou de alta taxa, o qual, se resultante de um correto projeto hidráulico, 
pode alcançar eficiência superior aos decantadores convencionais de 
fluxo horizontal.
Seu mais recente e forte concorrente na função de clarificação da 
água prévia à filtração são os tanques de flotação ou flotadores, cujo 
emprego está se propagando rapidamente na América Latina.
 Sedimentação e Decantação 187
10.7.5. A seguir: o problema 
de adaptação de 
decantadores 
convencionais – Cascavel 
Deve-se, portanto, criar facilidades para 
fazer o fl uxo de água fl oculada o mais uni-
forme possível e de baixo para cima. Por 
sua vez, o aumento de capacidade de esta-
ções existentes com decantadores de fl u-
xo horizontal com a aplicação de módulos 
tubulares é uma alternativa muito atraen-
te, como se viu na Figura 10.18 provoca 
correntes preferenciais e curto-circuitos 
prejudicanto sobremaneira o processo de 
decantação. A solução, utilizada pela pri-
meira vez pelo engenheiro Carlos Richter 
noprojeto da ETA da cidade de Cascavel 
(PR) em 1979, foi introduzir canais de dis-
tribuição de água fl oculada ao longo do 
tanque de decantação. 
A remoção de lodo era feita por um re-
movedor fl utuante, tipo “Clarivac” de fa-
bricação Leopold. Posteriormente, novos 
projetos adotaram a disposição de três ca-
nais superpostos, como indicado na Figura 
10.22. Uma outra solução mais simples e 
não menos efi ciente é fazer o decantador 
tubular em fl uxo horizontal, com lâminas 
de plástico esticadas, como o mostrado na 
Figura 10.16, cujo dimensionamento será 
apresentado adiante.
10.7.6. Decantadores tubulares de 
fl uxo horizontal
Se o decantador tubular tem fl uxo hori-
zontal através de placas ou lâminas pla-
nas paralelas, como as da Figura 10.23, a 
Figura 10.22
Esquema do decantador com três canais superpostos
Canal de água decantada
Canaletas de coleta
de água decantada
C = 10,00 m
Placas de
cimento
amianto
Canal de 
distribuição
de água 
floculada
Canal de descarga
de lodo
2,40 ma/2
2,40 ma/2
60°
 Flotação a Ar Dissolvido 21911
FLOTAÇÃO A
AR DISSOLVIDO
11.1. INTRODUÇÃO
A flotação é o processo no qual a fase sólida, com uma densidade me-
nor que a do líquido de suspensão, é separada do líquido, permitindo-a 
flutuar para a superfície. O processo é aplicado há mais de 100 anos na 
indústria de mineração para separar minérios de uma mistura hetero-
gênea. Tem sido usado também no adensamento de lodos domésticos e 
industriais. A sua aplicação no tratamento de água para abastecimento 
é bastante recente, iniciada há cerca de 30 anos na Suécia e África 
do Sul. No Brasil, a aplicação pioneira foi nas Indústrias Döhler, em 
Joinville (SC), com capacidade inicial de 250 m3/h, começando sua 
operação em 1992.
No sistema de flotação a ar dissolvido (FAD), as partículas sólidas 
são removidas da água e flutuam (flotar), reduzindo-se sua densida-
de pela adesão de pequeníssimas bolhas de ar. Nesse processo, como 
mostra o esquema dado na Figura 11.2, as bolhas de ar são geradas 
pela súbita redução de pressão na corrente líquida saturada de ar, pro-
veniente da câmara ou tanque de saturação. Por meio de uma bomba, 
uma pequena quantidade da água clarificada (5% a 10% da vazão que 
passa pela unidade) é elevada à pressão de 4-5,5 atm e conduzida ao 
tanque de saturação, onde se torna saturada de ar alimentado por um 
compressor. Esta água, que é recirculada no sistema, vê sua pressão 
diminuída bruscamente, liberando uma grande quantidade de micro-
bolhas de ar, que aderem aos flocos já formados, fazendo-os flutuar. 
Os flocos sobem e se acumulam na superfície do tanque, formando 
uma capa de lodo de espessura crescente, removida periodicamente 
mediante raspadores superficiais.
 Flotação a Ar Dissolvido 231
11.5. FORMAÇÃO DAS 
MICROBOLHAS
A eficiência da flotação a ar dissolvido de-
pende da quantidade e do tamanho das 
microbolhas que são formadas na zona de 
reação (ou de contato). Para sua geração, 
utilizam-se válvulas e bocais com orifícios 
de pequeno diâmetro que têm a finalida-
de de reduzir bruscamente a pressão na 
linha de água saturada. O fenômeno da ca-
vitação que ocorre neste ponto, devido à 
súbita quebra de pressão, é o responsável 
pela liberação de ar e vapor que implodem 
em microbolhas. A implosão de ar que for-
ma os núcleos iniciais de microbolhas se 
dá quase instantaneamente, em frações de 
segundo. O diâmetro dnb desses núcleos e, 
portanto, das bolhas resultantes após sua 
coalescência é inversamente proporcional 
à queda de pressão
 
dnp = 4
σ
∆P 
[11.17]
onde:
σ = tensão superficial (N/m) 
∆P= diferencial de pressão (Pa = N/m2)
A Figura 11.9 mostra tanques de satu-
ração de um sistema de flotação de grande 
importância. O controle da entrada de ar 
pode ser feito por meio de uma instalação 
como a mostrada na Figura 11.10, tendo 
como peças principais um rotâmetro para 
ar e uma válvula solenoide acionada por 
uma chave de nível instalada no tanque de 
saturação. A pressão interna na câmara 
de saturação é determinada pelo sistema 
de ar. Estando a válvula de entrada de ar 
(válvula solenoide) fechada, o ar no inte-
rior da câmara vai sendo absorvido pela 
água e a pressão interna tende a baixar, e 
o nível d’água, em consequência, a subir, 
acionando a chave de nível, que atua abrin-
do a válvula solenoide e permitindo a en-
trada de mais ar ao sistema. Dependendo 
da temperatura da água, a entrada de ar 
pode ser regulada de modo a equilibrar o 
sistema, permitindo uma admissão contí-
nua de ar. 
Figura 11.10
Caixa฀de฀controle฀(Usina฀de฀ar฀–฀Jaraguá฀do฀Sul,฀SC)
Figura 11.9
Tanque de saturação Laguna Del Sauce, Uruguai
 Filtração 23712
FILTRAÇÃO
12.1. INTRODUÇÃO
A primeira instalação para tratamento de água para consumo humano 
de que se tem notícia é atribuída a John Gibb, que construiu um filtro 
lento de areia em Paisley, na Escócia, em 1804. Outras localidades ado-
taram o método com sucesso, tanto que na Inglaterra tornou-se obri-
gatória a filtração de água de rios para consumo humano a partir de 
l852. Um exemplo tocante da segurança sanitária da água filtrada foi 
demonstrado no surto de cólera de 1892. Hamburgo e Altona são duas 
cidades, formando um único conjunto urbano, à margem do e abaste-
cidas pelo rio Elba. Durante a epidemia de cólera, Altona, que possuía 
filtros lentos, não registrou casos dessa doença, enquanto Hamburgo, 
que não tinha instalações de filtrações, registrou 8.000 mortes.
A filtração é, provavelmente, o processo unitário mais importante 
na cadeia de processos de tratamento de água, podendo ser o único, 
como na filtração lenta, ou apenas precedido pela coágulo-floculação, 
como na filtração direta. Tradicionalmente os filtros são classificados 
em lentos e rápidos, diferenciados pela taxa com que trabalham e pelo 
método de limpeza. Os filtros rápidos operam a taxas superiores a 40 
vezes a taxa com que operam os filtros lentos, e frequentemente lim-
pos por lavagem a água a contracorrente, em uma operação rápida de 
limpeza (alguns minutos). Os filtros lentos são limpos com menor fre-
quência, por remoção geralmente manual da camada superior do leito, 
onde se acumulam as impurezas, em operação que pode durar muitas 
horas. Neste capítulo, será dada ênfase à filtração rápida, que é o pro-
cesso mais utilizado. A Tabela 12.1 compara as principais característi-
cas dos filtros lentos e rápidos.
A filtração é um processo físico-químico e, em alguns casos, bioló-
gico (filtros lentos) para a separação de impurezas em suspensão na 
água, mediante sua passagem por um meio poroso. Diversos materiais 
granulares podem ser usados como meio poroso. A areia é o mais co-
mum, seguido do antracito, areia de granada, carvão ativado granular 
etc. O tamanho dos grãos e do vazio entre os grãos (poros) tem grande 
influência na remoção de matéria em suspensão pelo filtro e no seu 
desempenho hidráulico. 
 Filtração 255
Outro fator a considerar no dimensio-
namento de um sistema de lavagem a ar é 
que o valor da perda de carga no fluxo de ar 
na lavagem de um filtro de granulometria 
fina é significativo, como se viu no exemplo 
de aplicação, principalmente porque os so-
pradores de ar utilizados são máquinas de 
baixa pressão. 
Figura 12.13
Fundo tipo universal para ar e água (Cortesia FBLeopold) 
Figura 12.12
Movimentação da camada suporte por má distribuição de 
ar (Cortesia FBLeopold)
 Desinfecção – Cloração e outros processos 27713
DESINFECÇÃO –
CLORAÇÃO E OUTROS 
PROCESSOS
13.1. INTRODUÇÃO
Milhares de seres vivos são encontrados na água, da escala macroscó-
pica (peixes, algas etc.) à microscópica (vírus, bactérias, algas etc.). 
Os seres vivos de maior interesse no tratamento de água podem ser 
agrupados como na Figura 13.1.
Os micro-organismos são de considerável importância no controle 
da qualidade da água e a maioria é benéfica, principalmente na auto-
purificação de um corpo d’água. Entretanto, algumas espécies são 
responsáveis por doenças como a febre tifoide, sabor e odorna água, 
corrosão de estruturas de concreto ou de metais etc.
Figura 13.1
Características hidrobiológicas de qualidade
Bactérias
VírusAlgas
Vermes
Características
hidrobiológicas
Protozoários
278 ÁGUA – Métodos e Tecnologia de Tratamento
13.2. BACTÉRIAS
São organismos unicelulares, classificados 
geralmente pela forma (ver Figura 13.2). 
Variam em tamanho de 0,5 a 5 mm. A 
maior parte é inofensiva, porém algumas 
espécies encontradas na água são patogê-
nicas (Tabela 13.1).
Tabela 13.1
Algumas bactérias patogênicas transportados pela água
Doença Bactéria causadora
Febre tifoide Salmonela typhi
Febre paratifoide Salmonella paratyphi
Disenteria bacilar Shigella
Cólera Vibrio cholera
Leptospirose Leptospira 
icterohaemorrahgia
Legionelose Legionella
É praticamente impossível garantir se-
gurança da água através de análises indi-
viduais de organismos patogênicos (que 
podem estar presentes em tão pequenas 
quantidades que são difíceis de detectar). 
Em vez disso, a prática usual consiste em 
examinar a presença de uma única espécie 
de bactérias. Consequentemente, o exame 
da água por organismos específicos é limi-
tado à deflagração de um surto de uma 
doença relacionada à água.
Uma classe importante de bactérias é 
representada pelos coliformes. Os colifor-
mes se encontram largamente espalhados 
no meio ambiente e nas fezes humanas e de 
animais de sangue quente. A presença de 
bactérias coliformes na água pode indicar 
a presença de organismos causadores de 
doenças. Desse modo, as bactérias colifor-
mes (compreendendo mais de 30 espécies) 
são usadas como indicadores da qualidade 
da água pelas seguintes razões: 
•฀ Os฀ coliformes฀ estão฀ sempre฀ presentes฀
quando o esgoto está presente.
•฀ Os฀ coliformes฀ estão฀ sempre฀ ausentes฀
quando o esgoto está ausente.
•฀ A฀presença฀de฀patogênicos฀pode฀ser฀as-
sociada à de coliformes.
•฀ Sobrevivem฀mais฀tempo฀na฀água฀do฀que฀
todas as bactérias patogênicas.
•฀ A฀análise฀de฀coliformes฀na฀água฀é฀relati-
vamente simples, rápida e eficiente (ver 
“Características Hidrobiológicas” no 
Capítulo 7 – Parâmetros de Qualida-
de).
Algumas observações feitas no Estado 
de São Paulo (Azevedo Netto, 1966) (Tabela 
13.2) mostram a possibilidade de purifica-
ção, pelos processos convencionais, de águas 
relativamente poluídas.
Figura 13.2
Formas de bactérias
Figura 13.3
Colônia de coliformes
Bacilos
Cocos Espirilos
 Anexo 1 307
A1.1. INTRODUÇÃO
O “Jar-test” ainda é – e provavelmente vai continuar a ser – o método 
mais utilizado e o mais útil para avaliar o processo de coagulação-flocu-
lação e seus efeitos nas fases subsequentes do tratamento: decantação 
(ou flotação) e filtração.
Diversas são as informações que se podem obter com o uso adequa-
do do aparelho de Jar-test, entre elas: dosagem ótima de coagulante e 
outros reagentes, concentração (diluição) ótima, intensidade e tempo 
de floculação, sequência de aplicação de reagentes etc.
Informações como essas são importantes para o projeto de uma 
nova estação de tratamento ou para a otimização ou ampliação de uma 
existente.
Aqui serão delineados alguns procedimentos de Jar-test, que per-
mitirão aos seus usuários obter facilmente os dados que necessitam, 
sejam para a operação ou para o projeto de uma estação de tratamento 
água. Todos os exemplos foram tomados de situações reais, em traba-
lhos de campo do autor.
A determinação das dosagens requeridas de coagulante, auxiliares 
de coagulação etc., é o uso mais comum de um aparelho de Jar-test.
A cada jarro são adicionadas diferentes doses de coagulante, por 
exemplo, 5, 10, 15, 25 e 30 mg/L de sulfato de alumínio, e as amostras 
são agitadas à máxima rotação do aparelho por um período de 30 se-
gundos a 1 minuto e depois floculadas por 15 minutos a uma rotação 
de 40 a 50 rpm.
Deixa-se decantar por uns 10 minutos e a seguir mede-se a turbidez 
do sobrenadante de cada béquer .
Os resultados podem ser colocados em um gráfico.
Anexo 1
O uso do “Jar-test” na otimização
e no projeto de estações de
tratamento de água
 Anexo 2 319Anexo 2
Polieletrólitos para o tratamento
de água
A2.1. INTRODUÇÃO
Polímeros orgânicos têm sido usados como auxiliares de coagulação 
ou como floculantes primários para melhorar a eficiência da floculação 
no tratamento de água para uso potável e na desidratação de lodos 
já há 30 anos. Atualmente o seu uso tem se expandido, com a finali-
dade de atender às crescentes exigências de qualidade da água potá-
vel e conservação do meio ambiente, que leva os responsáveis pelos 
sistemas de abastecimento e pesquisadores a propor estratégias para 
otimizar os processos de coagulação e floculação. Em 1990, mais da 
metade das estações de tratamento nos Estados Unidos usava um ou 
mais tipos de polieletrólitos para aumentar a eficiência do tratamento. 
Um relatório da American Water Water Association mostra que, de 23 
estações de tratamento que produziam uma água filtrada da mais ele-
vada qualidade, 20 usavam um ou mais polieletrólitos como auxiliares 
de coagulação e/ou de filtração.
Os polímeros são disponíveis em uma numerosa variedade de pro-
dutos: catiônicos, aniônicos e não iônicos, aplicados em diferentes si-
tuações. Os polímeros não produzem flocos volumosos e gelatinosos 
como os produzidos por coagulantes metálicos, sendo, portanto, ideais 
para a filtração direta e para a flotação.
Uma grande oferta de produtos existe no mercado, oferecida por 
uma série de fabricantes, entre eles Allied Colloids, Calgon Corp., Cya-
namid, Dow Chemical, Drew Chemical, Nalco, Stockhausen etc. 
No Brasil, além da demanda por uma água de melhor qualidade, a 
escassez de recursos financeiros para ampliação de sistemas de abas-
tecimento público estimula a pesquisa por métodos de otimização dos 
processos de coagulação e floculação, e, assim, o emprego de políme-
ros no tratamento da água, que vai permitir aumentar a produção sem 
expansão física da estação de tratamento.
 Anexo 2 327Anexo 3
Condições de mistura em canaletas
Parshall
Número de Froude, tempo de mistura e gradientes de velocidade em função da vazão, 
para diversos tamanhos.
Q W = (m) 0,305 0,457 0,610
(L/s) F1 T(s) G(s–1) F1 T(s) G(s–1) F1 T(s) G(s–1)
60 3,20 0,80 1.190
80 2,90 0,85 1.100 3,30 0,70 1.290
100 2,70 0,90 1.040 3,10 0,80 1.210 3,50 0,90 1.180
150 2,30 1,00 920 2,70 0,90 1.080 3,00 0,80 1.090
200 2,10 1,00 840 2,60 0,90 1.000 2,70 0,85 1.100
400 1,70 1,05 640 2,00 1,00 800 2,20 1,00 905
600 1,80 1,00 690 1,90 1,00 790
800 1,80 1,00 710
Q 0,915 1,220 1,830
(L/s) F1 T(s) G(s–1) F1 T(s) G(s–1) F1 T(s) G(s–1)
150 3,50 0,70 1.380
200 3,10 0,80 1.270 3,50 0,70 1.400
400 2,50 0,90 1.050 2,80 0,80 1.160
600 2,20 1,00 940 2,50 0,90 1.040 2,80 0,80 1.190
800 2,00 1,00 865 2,30 0,95 970 2,60 0,90 1.100
1.000 1,90 1,00 800 2,10 1,00 900 2,40 0,90 1.040
1.500 1,90 1,00 790 2,10 1,00 930
2.000 2,00 1,00 860
2.500 1,90 1,00 800
Nota 1:
 Os valores acima da linha quebrada 
apresentam condições ótimas de mis-
tura com ressalto estável. Os valores 
abaixo podem ser aceitos com restri-
ções (ressalto oscilante).
Nota 2:
 Para o cálculo foi fixada a temperatura 
de 17,5 °C. Para outra temperatura, o 
gradiente de velocidade deve ser multi-
plicado pelo fator
 
K = 3, 31 · 104
√
ρ g
µ
,
 onde r é a densidade em kg/m3 e µ é o 
coeficiente de viscosidade dinâmica em 
N · s/m 2 para a temperatura dada.
 Anexo 2 329Anexo 4
Análise granulométrica de
material granular para filtros
A determinação do tamanho efetivo e do coeficiente de uniformidade 
em um material granular (areia ou antracito) é feita mediante análises 
granulométricas. O equipamento necessário inclui uma pequena placa 
de metal para a secagem da amostra, um conjunto padronizado de pe-
neiras e uma balança para pesar o material.
O material a ser examinado deve ser cuidadosamente misturado 
e, em seguida, seco. A quantidade a ser examinada é variável, sendo 
suficiente uma amostra entre 200-500 gramas. 
A amostra é colocada sobre uma superfícieplana e aplanada de 
modo a apresentar uma conformação circular como a sugerida na Fi-
gura A4.1, e é, então, reduzida pelo método do quarteamento.
A amostra circular é dividida em duas partes iguais, e cada uma 
destas subdividida em duas metades. Se a amostra ainda permanecer 
muito grande, a operação de quarteamento deve ser repetida.
Com uma série de peneiras Tyler, selecionam-se quatro a seis pe-
neiras que vão separar a amostra em parcelas de diversos tamanhos.
Figura A4.1
Método do quarteamento
Pilha em metadesPilha achatada
Amostras reduzidasPilha em quartos
 Anexo 5 331Anexo 5
Algas em mananciais
A5.1. A ORIGEM DO PROBLEMA
As algas são vegetais clorofilados que são encontrados em todos os 
mananciais. Na maioria, são organismos unicelulares e podem consti-
tuir massas visíveis, frequentemente na forma de filamentos, podendo 
atingir tamanhos consideráveis.
O desenvolvimento das algas depende da presença de nutrientes, 
principalmente fósforo e nitrogênio, da luz solar e de outros fatores, 
sobretudo relacionados com o estado trófico da água. 
Um manancial oligotrófico é um com baixo nível de nutrientes e 
matéria orgânica. A água é límpida e praticamente livre de vida aquáti-
cas, por exemplo, o lago Santa Maria, que abastece a cidade de Brasília 
(DF). Mesotrópico é um estado em que a quantidade de nutrientes é 
moderada e a vida vegetal e animal é ainda incipiente. Um lago eutrófi-
co é aquele no qual grande quantidade de nutrientes e matéria orgâni-
ca sustentam uma grande diversidade de vida vegetal e animal, sendo 
exemplo característico a represa Gavião, em Fortaleza (CE). 
A presença de algas em mananciais de abastecimento de água é 
um problema sério para os administradores dos sistemas públicos de 
distribuição. A presença de sabor e odor é um transtorno para os con-
sumidores, enquanto a destruição dos filtros, com os custos que isso 
acarreta, está se tornando cada vez mais frequente.
	Tratamento 00
	Tratamento 01
	Tratamento 02
	Tratamento 03
	Tratamento 04
	Tratamento 05
	Tratamento 06
	Tratamento 07
	Tratamento 08
	Tratamento 09
	Tratamento 10
	Tratamento 11
	Tratamento 12
	Tratamento 13
	Tratamento 14A1
	Tratamento 14A2
	Tratamento 14A3
	Tratamento 14A4
	Tratamento 14A5
	Tratamento blib