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CENTROUNIVERSITÁRIO DE CARATINGA - UNEC ENGENHARIA CIVL VAGNER GAVIOLI DA SILVA PRÁTICAS LABORATORIAS SEPARAÇÃO DE UMA MISTURA HETEROGÊNEA: FILTRAÇÃO SIMPLES CONTAGEM FEVEREIRO/2025 2 RELATÓRIO DE PRÁTICAS ENGENHARIA CIVIL 1. IDENTIFICAÇÃO DO RELATÓRIO Título da Prática: Tratamento de Efluentes: Mini Estação de Tratamento de Água Nome do Aluno: Vagner Gavioli da Silva Data: 27/02/2025 2. INTRODUÇÃO A água é essencial para a sobrevivência de todos os seres vivos na Terra. É o solvente da maioria das substâncias. No corpo, ela exerce funções de regulação térmica e está relacionada ao bom funcionamento fisiológico do organismo e sua manutenção da saúde. Além disso, a água é de suma importância para a agricultura, a pecuária e o uso industrial. De acordo com a Organização Pan-Americana da Saúde (OPAS), cada pessoa necessita de 190 litros de água por dia para consumo, higiene pessoal e preparo de alimentos. Sabe-se que há diferenças no acesso e na qualidade dessa água, dependendo do local e das condições socioeconômicas de cada indivíduo (MAGOSSI; BONACELLA, 2013). A Terra é conhecida como Planeta Azul, devido à presença de água em toda a sua extensão. No entanto, a distribuição desse recurso disponível para consumo humano, presente nos cursos de águas superficiais, corresponde apenas a 1% do total. A maior porcentagem se concentra nas calotas polares (69%), seguida das águas subterrâneas (30%) (ANA, c2021). Para o abastecimento humano, espera-se que a água que sai de nossas torneiras seja segura e agradável. Quando não apresenta odor ou sabor, a água é considerada palatável. Já a água livre de compostos químicos, microrganismos e outros contaminantes, de acordo com alguns padrões de qualidade e legislação, é considerada segura para o consumo e é denominada potável. A água ideal é aquela que apresenta as duas características. 3 3. OBJETIVO Apresentar a importância das condições ambientais e sanitárias do recurso hídrico em relação à sua qualidade para o abastecimento público com abordagem da temática da disponibilidade hídrica no planeta. Estudar como as propriedades e características da água interferem na qualidade do seu tratamento. Analisar a relevância dos diversos parâmetros gerais de qualidade da água bruta para o funcionamento de uma estação de tratamento de água (ETA) com a finalidade de consumo humano e compreender todas as etapas de funcionamento de uma ETA. 4 4. PROCEDIMENTO Todos os estoques de águas na natureza são recarregados pelo ciclo hidrológico. Embora a água da chuva seja considerada pura, muitas impurezas podem estar presentes. Todavia, a concentração dessas impurezas é muito menor do que os valores observados nas águas superficiais assim que a água da chuva começa a escorrer pelo solo. As águas superficiais estão expostas a muitas formas de poluição (ou contaminação). Os escoamentos superficiais arrastam partículas do solo, causando a turbidez da água. Bactérias e partículas de matéria orgânica também são carregadas. A maior parte das partículas em suspensão é retida no solo durante a infiltração, até a água chegar ao lençol freático. Esse processo de filtração natural é relativamente eficiente na remoção de bactérias e de materiais particulados. Contudo, contato com depósitos minerais afeta as características da água de maneira significativa. Durante a infiltração até o lençol freático, parte dos materiais presentes no solo e nas rochas são dissolvidos e arrastados. Logo, as águas subterrâneas têm teores mais elevados de minerais em solução, comparadas às águas superficiais. A qualidade de uma água natural é definida pelo conjunto de suas características físicas, biológicas, químicas e radiológicas. As quatro categorias de atributos que descrevem a qualidade da água potável são descritas a seguir (DAVIS e MASTEN, 2016): • As características físicas dizem respeito à qualidade da água para consumo doméstico e estão associadas à aparência, à cor, à turbidez, à temperatura e, sobretudo, ao sabor e ao odor da água. • As características químicas incluem a identificação de seus componentes e de suas concentrações, como: pH, acidez, dureza e presença de metais. • As características microbiológicas são importantes no contexto da saúde pública. Embora tenham papel relevante na alteração das propriedades químicas e físicas da água, estão associadas à presença de microrganismos como protozoários, Archeas, algas, bactérias e vírus. As características radiológicas precisam ser consideradas em áreas onde existe o risco de a água entrar em contato com radionuclídeos. A radioatividade da água é tema de interesse na saúde pública. 5 A qualidade da água captada em um determinado ponto de um manancial apresenta especificidades que dependem da trajetória dela ao longo dos ciclos hidrogeológicos e bioquímicos. Por essa razão, os fatores capazes de afetar as aplicações da água destinada ao consumo humano são variáveis essenciais no projeto de um sistema de abastecimento público. Os trabalhos realizados pelo médico Dr. John Snow, em meados do século XIX, na cidade de Londres, constituíram um importante marco na história do saneamento ambiental. Considerado o pai da epidemiologia, em seus estudos, ele demonstrou a relação entre casos de morte por cólera e o consumo de água contaminada proveniente de poço em Londres. A partir daí, e com as descobertas subsequentes realizadas por Louis Pasteur e Robert Koch, no final do século XIX, foi adquirida compreensão científica sobre os mecanismos de transmissão homem a homem (dos indivíduos portadores para os indivíduos sãos) das doenças infecciosas, cujos agentes podem ser veiculados por águas contaminadas (CALIJURI; CUNHA, 2013). 6 5. RESULTADOS OBTIDOS Com o estudo compreende-se a importância das condições ambientais e sanitárias da bacia hidrográfica e dos ciclos hidrogeológicos e bioquímicos em relação à qualidade (características físicas, biológicas e químicas) da água dos mananciais utilizáveis para abastecimento. Vale lembrar que a crescente escassez de águas naturais de boa qualidade constitui um dos grandes problemas mundiais da atualidade. Nesse contexto, torna-se imprescindível a educação ambiental aliada ao desenvolvimento e à implantação de tecnologias apropriadas de tratamento de águas de abastecimento e residuárias, além da coleta, do tratamento e da disposição final adequada dos resíduos sólidos. Um instrumento importante para a conservação dos recursos hídricos é o estabelecimento de classificação e diretrizes ambientais para o enquadramento dos corpos de água superficiais, bem como a fixação das condições e dos padrões de lançamento de efluentes, em função da qualidade que se deseja manter ou alcançar para as águas naturais. No Brasil, atualmente, é respeitada a classificação dos corpos de água estabelecida pela Resolução nº 357 de 17 de março de 2005, do Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama) (BRASIL, 2005). É recomendável a leitura do texto completo da referida resolução e, também, da Resolução Conama nº 430, de 13 de maio de 2011 (BRASIL, 2011), que dispõe sobre as condições e os padrões de lançamento de efluentes e complementa e altera parcialmente a Resolução Conama nº 357/2005. 7 6. IMAGENS DOS RESULTADOS Figura 1 – Estação de Tratamento de Água Compacta Fonte: Aguaville (2025). 8 Figura 2 – Estação de Tratamento de Água Compacta Fonte: Estação de tratamento de água na Unilever em Aguaí-SP, construída pela NeoWater (2025). 9 7. ANÁLISE DOS RESULTADOSA maior parte das substâncias não são encontradas na natureza de forma pura, e sim como componentes de algumas misturas. Isto se deve à forma como ocorreu a formação do planeta terra. Uma mistura é formada por duas ou mais substâncias, cada uma delas sendo denominada de componente. A maioria dos materiais que nos cercam são misturas. As misturas podem ser classificadas em função do seu aspecto visual. Quando o aspecto visual é contínuo dizemos que a mistura contém uma única fase e a mistura é denominada como sendo uma mistura homogênea. Quando o aspecto visual é descontínuo dizemos que a mistura contém duas ou mais fases distintas e a mistura é denominada como sendo uma mistura heterogênea. A separação dos componentes que compõem uma mistura pode ser realizada por vários métodos, como por exemplo, decantação, filtração, destilação, evaporação do solvente e extração. Um exemplo de separação por filtração no cotidiano, são os filtros de areia utilizados em piscinas, que promovem a remoção de impurezas e tornam a água cristalina e própria para o banho. Na indústria, as filtrações são muito utilizadas, principalmente para realizar a filtração da água. Nos sistemas de escoamento de fluidos, os filtros são indispensáveis para reter impurezas e materiais particulados, protegendo bombas, equipamentos estáticos e tubulações contra entupimento, incrustações e mal funcionamento. Existem diversos tipos, formatos e elementos filtrantes para diferentes aplicações e parâmetros de processo das operações unitárias utilizadas na indústria. Como já discutido anteriormente, a filtração simples consiste em uma separação de substâncias de acordo com a composição e dimensão das partículas que formam essas substâncias. No caso do sulfato de cobre, observou-se que as moléculas são menores e mais espaçadas que os poros do filtro, já que após a filtragem, a solução encontrava-se no béquer. Já o dióxido de silício, encontrava-se no filtro, uma vez que suas partículas são maiores que os poros do filtro e por seu estado sólido. Pode-se concluir, então, que soluções aquosas terão uma maior facilidade para passar pelo filtro, enquanto soluções mais densas e sólidas, carregam uma grande probabilidade de ficarem retidas no filtro. 10 Portanto, para a separação de misturas heterogêneas por filtragem simples, com o uso de duas fases, conclui-se que existe uma grande probabilidade de obter resultados satisfatórios e conclusivos. 11 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS E SANEAMENTO BÁSICO — ANA. Água no mundo. Ministério do Desenvolvimento Regional/ANA, c2021. Disponível em: . Acesso em: 14 fev. 2025. BRASIL. Lei nº 6.050, de 24 de maio de 1974. Dispõe sobre a fluoretação da água em sistemas de abastecimento quando existir estação de tratamento. Brasília, DF: Presidência da República, 1974. Disponível em: . Acesso em: 14 fev. 2025. BRASIL. Ministério da Saúde. Portaria de nº 5, de 28 de setembro de 2017. Consolidação das normas sobre as ações e os serviços de saúde do Sistema Único de Saúde. Brasília, DF: Ministério da Saúde, 2017. Disponível em: . Acesso em: 17 fev. 2025. BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Conselho Nacional do Meio Ambiente —Conama. Resolução Conama nº 357, de 17 de março de 2005. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências. Diário Oficial da União, n. 053, 18 mar. 2005, p. 58-63. Disponível em: . Acesso em: 17 fev. 2025. BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Conselho Nacional do Meio Ambiente —Conama. Resolução Conama nº 430, de 13 de maio de 2011. Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução nº 357, de 17 de março de 2005, do Conselho Nacional do Meio Ambiente — Conama. Diário Oficial da União, n. 92, 16 maio 2011, p. 89. Disponível em: . Acesso em: 10 fev. 2025. CALIJURI, M. C.; CUNHA, D. G. F. Engenharia ambiental: conceitos, tecnologia e gestão. 1. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013. v. 1. 832p. DAVIS, M. L., MASTEN, S. J. Princípios de engenharia ambiental. 3. ed. Porto Alegre: AMGH, 2016. EDZWALD, J. K.; TOBIASON, J. E. Chemical Principles source water composition and watershed protection. In: EDZWALD, J. K. (ed.). Water quality and treatment: a handbook on drinking water. Colorado: McGraw-Hill, 2010. 1.696 p. INTERRUPÇÕES de abastecimento de água na Síria prejudicam 1 milhão de civis. ONU News, 17 jul. 2021. Disponível em: . Acesso em: 14 fev. 2025. MAGOSSI, L. R.; BONACELLA, P. H. Poluição das águas. 3. ed. São Paulo: Moderna, 2013. MAIS de 5 milhões de brasileiros não têm água potável nas 100 maiores cidades do país. G1, 22 mar. 2021. Disponível em: . Acesso em: 18 fev. 2025. 12 MENEZES, M. Covid-19: monitoramento do vírus em esgotos pode colaborar na prevenção. Fiocruz, 2 mar. 2021. Disponível em: . Acesso em: 19 fev. 2025. RENKE, G. Estudos sugerem que consumir água alcalina gera benefícios para a saúde. GE, 4 ago. 2016. Disponível em: . Acesso em: 10 fev. 2025.