3- tratamento deágua

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04/09/2013 
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Universidade Federal de Santa Catarina 
Centro tecnológico 
Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental 
ENS 5106 - Saneamento 
Prof. Dr. Flávio Rubens Lapolli 
Mestranda Fernanda Caldeira de A. Poersch 
Tratamento de água de abastecimento 
Água para consumo humano: 
Importância da água 
Água potável 
 Atende ao padrão de potabilidade e não oferece risco à saúde; 
Destinada à ingestão, preparação e produção de alimentos e à higiene pessoal 
 Cap. II - Art. 5° - Portaria MS n° 2914/2011 
 Higiênicas – remoção de microorganismos, substâncias 
venenosas ou nocivas, redução de elevados compostos 
orgânicos; 
 
 Estéticas – correção de cor, odor e sabor; 
 
 Econômicas – redução da corrosividade, dureza, cor, turbidez, 
ferro e manganês. 
Finalidade do tratamento de água 
Vias de transmissão Principais doenças e agravos 
Água 
 
 
Ingestão 
 
 
 
Contato 
 
 
 Vírus 
 Bactérias 
 Parasitas 
Protozoários 
 Toxinas 
 Subst. 
químicas 
Cólera, febres tifóide e 
paratifóide, amebíase, 
diarréia e gastroenterites, 
hepatites virais, 
helmintíases, outras 
doenças infecciosas e 
parasitárias, 
esquistossomose. 
 
Intoxicações diversas, 
neoplasias, etc. 
Doenças de transmissão hídrica 
 Físicas: pouca importância do ponto de vista sanitário, mas podem ser 
determinantes na escolha da tecnologia de tratamento ou condicionamento dos 
processos e operações na ETA. 
 Químicas: muito importantes para o tratamento  a presença de alguns 
elementos ou compostos químicos na água bruta pode inviabilizar o uso de 
certas tecnologias e exigir tratamentos específicos. 
 Biológicas: muito importantes do ponto de vista sanitário  impacto na 
saúde da população. 
Características das águas 
 Influência organoléptica  água quente é desagradável ao paladar; 
Acelera ou retarda a atividade biológica  proliferação de microrganismos e 
algas; 
Alteração na solubilidade do O2 e do CO2 na água e precipitações de alguns 
compostos; 
Influência em diferentes etapas do tratamento de água. 
Temperatura 
Características físicas das águas 
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 Presença de substâncias dissolvidas de natureza orgânica (ácidos 
húmicos e fúlvicos)  problemas estéticos  presença de ferro e 
manganês (principalmente águas subterrâneas) Presença de resíduos 
industriais  corantes. 
Cor 
Cor aparente: devido a presença de substâncias dissolvidas 
e substâncias em suspensão; 
Cor verdadeira: somente substâncias dissolvidas (após 
filtração). 
Características físicas das águas 
 Concentração de partículas suspensas na água (areia, argila, matéria orgânica, silte, 
partículas coloidais, plâncton, etc.) 
Águas superficiais: 1 a 1000 uT 
Água límpida (época de estiagem) Água turva (época das chuvas) 
Turbidez 
Características físicas das águas 
 Sensações subjetivas  matéria excretada por algumas espécies (microalgas e 
cianobactérias); substâncias dissolvidas (gases, fenóis, clorofenóis, etc.); e, em alguns 
casos, do lançamento de despejos nos cursos d’água. 
 Capacidade que tem a água de conduzir corrente elétrica devido a presença de 
minerais  estimativa rápida da quantidade de sólidos dissolvidos presentes na água 
(entre 50 e 500 µS.cm-1). 
Sabor e Odor 
Condutividade elétrica 
Características físicas das águas 
 SDT: Sólidos Dissolvidos Totais 
 Sais inorgânicos e pequenas quantidades de matéria orgânica. 
 Principais constituintes: cálcio, magnésio, sódio, potássio, carbonato, cloreto, sulfato 
e nitrato  escoamento superficial em áreas agrícolas e por descarga de águas 
residuárias. 
 Concentração: de 10 mg/L a 6.000 mg/L. 
 Corrosão e incrustação nas tubulações da rede de distribuição e alteração na cinética 
da coagulação. 
Sólidos 
Características físicas das águas 
 SDT: Sólidos Suspensos Totais 
 Partículas com mais de 1 µm; 
 Influência em algumas tecnologias de tratamento de água; 
 Não são considerados na Portaria nº 2914/2011  importante para quantificar o lodo 
produzido nos sistemas de tratamento. 
Sólidos 
Características físicas das águas 
pH 
 Parâmetro importante nas etapas de coagulação, floculação, desinfecção e 
controle da corrosão: 
 águas com pH baixo: tendem a ser corrosivas ou agressivas à certos metais e 
paredes de concreto; 
 águas com pH elevado: tendem a formar incrustações; 
 pH em águas naturais: 6,0 a 8,5. 
Características químicas das águas 
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Alcalinidade 
 Minimiza variações bruscas de pH - expressa em mg/L CaCO3; 
 Presença de bicarbonatos, carbonatos ou hidróxidos. Não tem significado 
sanitário. Influência na coagulação química. 
Águas superficiais (Brasil): ~ 100 mg/L de CaCO3 
Significância devido a capacidade de corrosão das redes de 
distribuição. 
Acidez 
Características químicas das águas 
Dureza 
Soma de cátions multivalentes presentes na água  mg CaCO3.L-1. 
 De acordo com a dureza a água pode ser: 
 - Mole ou branda: < 50 mg CaCO3/L;
 
 - Dureza moderada: 50 a 150 mg CaCO3/L;
 
 - Dura: 150 a 300 mg CaCO3/L; 
 - Muito dura: > 300 mg CaCO3/L. 
 Indústrias: incrustação nos sistemas de resfriamento e calefação; maior consumo 
de detergentes  dificuldade da água dura em formar espuma; 
 Pouco significado do ponto de vista sanitário. 
Características químicas das águas 
Ferro e Manganês 
Tem pouco significado sanitário, no entanto confere à água sabor 
metálico e coloração amarelada, provoca incrustações em tubulações e 
proliferação de ferrobactérias (aumentam a demanda de desinfetante). 
Características químicas das águas 
Cloretos e Sulfatos 
 Cloretos: 
 Confere sabor salino à água. 
 Indicativo de poluição por esgotos domésticos. 
 Aumento da condutividade elétrica da água e capacidade de corrosão dos metais 
na tubulação  aumento da concentração de metais na água. 
 Sulfatos: 
 Teores elevados indicam descarga de despejos (indústria química) ou 
contribuição atmosférica (queima de combustíveis fósseis). 
 Concentrações elevadas na água (600 mg/L): desidratação, irritação 
gastrintestinal e efeitos laxativos. 
 Pode gerar odor na água e corrosão dos sistemas de distribuição. 
Características químicas das águas 
Oxigênio Dissolvido 
Dependente das características físicas, químicas e biológicas da água. 
 Avaliar a poluição dos corpos d’água; 
 Determinar a eficiência de processos de tratamento por aeração; 
 Estabelecer o grau de corrosão nos sistemas de distribuição; 
 Quantificar o desempenho da atividade biológica de filtros lentos. 
 
Características químicas das águas 
Nitrato, nitrito e nitrogênio amoniacal 
 Indicadores de poluição ou contaminação por matéria orgânica (águas 
residuárias, fertilizantes, etc.) 
 Elevada concentração de nitrato na água de abastecimento  
metahemoglobinemia 
Nit. Amoniacal: < 0,2 mg/L (água subterrânea) 
 até 12 mg/L (água superficial) 
Nitrato: < 2,0 mg/L (água subterrânea) 
 até 20 mg/L (água superficial) 
Características químicas das águas 
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Relacionada com a presença de microrganismos na água que podem gerar impacto 
agudo à saúde da população. 
 
 Bactérias: coliformes totais, Escherichia coli, coliformes termotolerantes e 
bactérias heterotróficas. 
Colônia de coliformes 
Escherichia coli 
Coliformes 
fecais 
Características biológicas das águas 
 Protozoários: Giardia e Cryptosporidium 
 Vírus: enterovírus, rotavírus, adenovírus 
enterovírus rotavírus 
Características biológicas das águas 
1 m 10-3 m Partículascoloidais 
Partículas em 
suspensão 
Partículas 
dissolvidas 
 Turbidez 
 Cor aparente 
 SST 
 Cor verdadeira 
 SDT 
 Compostos dissolvidos 0,45 m 
Distribuição de tamanhos de partículas em águas naturais 
1 m 10-3 m Partículas 
coloidais 
Partículas em 
suspensão 
Partículas 
dissolvidas 
 Tratamento convencional e suas variantes: 
 Filtração direta; 
 Filtração lenta. 
 Processos de membrana 
Osmose reversa 
Nanofiltração 
Distribuição de tamanhos de partículas em águas naturais 
ÁGUA PARA O CONSUMO HUMANO 
Características 
biológicas 
Características 
físicas 
Características 
químicas 
Características 
radiológicas 
Características 
biológicas 
Características 
físicas 
Características 
químicas 
Características 
radiológicas 
 TRATAMENTO 
EXPERIMENTOS EM ESCALA DE BANCADA E 
PILOTO 
ATENDER AO PADRÃO DE POTABILIDADE 
DA PORTARIA DO MS N° 2.914 DE 2011 
Padrões de aceitação para consumo humano 
Portaria MS nº 2914/2011 
Parâmetro Valor máximo permitido (VMP) 
Alumínio (mg/L) 0,2 
Amônia (NH3) (mg/L) 1,5 
Cloreto e Sulfato (mg/L) 250,0 
Cor Aparente (uH - unidade Hazen) 15,0 
Dureza (mg/L) 500,0 
Ferro (mg/L) 0,3 
Manganês (mg/L) 0,1 
Odor e Gosto Não objetável 
Sólidos dissolvidos totais (mg/L) 1.000 
Surfactantes (mg/L) 0,5 
Turbidez (uT - unidade de turbidez) 5,0 
Microcistina (µg/L) 1,0 
Coliformes Ausência 
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Sistema de abastecimento de águas 
 Qualidade bacteriológica e físico-química do manancial; 
 Custo de tratamento; 
 Presença de mata ciliar ou nativa nas margens do manancial; 
 Vazão do manancial, especialmente no período de seca; 
 Capacidade (em dias ou horas) do manancial recuperar a sua turbidez e 
cor originais, no período chuvoso; 
 Profundidade do manancial e facilidade de captação. 
Escolha do manancial de abastecimento 
Classificação das Águas – CONAMA n° 357/2005 
 Águas doces  Águas salobras  Águas salinas 
 Classe especial: destinadas ao consumo humano após desinfecção. 
 Classe I: destinadas ao consumo humano após tratamento simplificado. 
 Classe II: destinadas ao consumo humano após tratamento 
convencional. 
 Classe III: destinadas ao consumo humano após tratamento 
convencional ou avançado. 
 Classe IV: destinadas à navegação e harmonia paisagística. 
Desinfecção 
Dióxido de cloro 
Cloramida 
Ozônio 
Cloro 
Desinfecção 
Coagulação Floculação Filtração Desinfecção 
Filtração 
Direta 
Coagulação Floculação 
Decantação 
ou Flotação 
Filtração Desinfecção 
Trat. 
Convencional 
Filtração lenta 
Filtração em margem 
Tratamentos 
Complementares 
Adsorção 
CAP 
Adsorção 
CAG 
Adsorção 
CAG 
2 
1 
3 
4 
Tecnologias de tratamento de água 
 Pode ser o único tratamento antes da desinfecção; 
 
 Diminuir o consumo de produtos químicos na desinfecção e na coagulação das 
águas; 
 
 Diminuir os custos de operação das ETAs; 
 
 Diminui os processos de tratamento; 
 
 Diminui a formação de subprodutos; 
 
 Menor variação da temperatura da 
 água. 
Filtração em margem 
Opcional 
 Indicados para potabilização de águas com excelente qualidade; 
Águas com turbidez e cor < 40 ntu; 
 Operação simples, indicada para pequenas comunidades (<10.000 habitantes); 
 Sem adição de produtos químicos; 
 Exigem áreas grandes e processo de limpeza trabalhoso; 
 Processo de filtração predominantemente biológico, com boa capacidade na 
remoção de microorganismos patogênicos e turbidez. 
Filtração lenta 
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 Custo de implantação e operação menor do que tratamento 
convencional; 
 Exige controle rigoroso de dosagem de produtos químicos; 
 Pode ser utilizada, segundo Culp, quando a turbidez e cor forem 
ambas < 25 unidades; 
 
 
 
 
Filtração direta 
 Indicado para potabilização de águas com menor qualidade. 
 Capacidade de absorver as variações na qualidade da água bruta; 
 Processo que exige mão de obra especializada; 
 Maior custo de implantação, operação e manutenção. 
Tratamento convencional 
Manancial Coagulação Floculação 
Sedimentação/ 
Flotação 
Filtração 
Desinfecção 
 Fluoretação 
Etapas: 
Coagulação da água bruta com sais de 
ferro ou alumínio  formação de 
precipitados do coagulante  
aprisionamento das impurezas 
Água final 
Tratamento convencional 
Manancial Coagulação Floculação 
Sedimentação/ 
Flotação 
Filtração 
Desinfecção 
 Fluoretação 
Etapas: Agregação dos flocos até tamanho e massa 
específica suficientes para serem 
removidos pela sedimentação/flotação. 
Água final 
Tratamento convencional 
Manancial Coagulação Floculação 
Sedimentação/ 
Flotação 
Filtração 
Desinfecção 
 Fluoretação 
Etapas: 
Decantação ou flotação do material 
floculado decantadores/flotadores 
Água final 
Tratamento convencional 
Manancial Coagulação Floculação 
Sedimentação/ 
Flotação 
Filtração 
Desinfecção 
 Fluoretação 
Etapas: 
Remoção de material remanescente 
na água clarificada 
Água final 
Tratamento convencional 
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Coagulação e 
floculação 
Finalidade da coagulação e floculação: 
 Transformar as impurezas que se encontram em suspensão fina, 
em estado coloidal ou em solução; 
 Bactérias, protozoários e/ou plancton, em partículas maiores 
(flocos) para que possam ser removidas por sedimentação ou 
flotação, e/ou filtração. 
 
• Coagulação processo químico : Processo através do qual os coagulantes 
são adicionados à água, reduzindo as forças que tendem a manter 
separadas as partículas coloidais (desestabilização ou neutralização). 
 
• Floculação processo físico : Aglomeração das partículas por efeito de 
transporte de líquido, de modo a formar partículas maiores e mais densas, 
que possam sedimentar por gravidade. 
Coagulação e floculação 
+ 
+ 
+ 
Água 
bruta 
Coagulação Floculação 
Al(OH)3(p) 
Al x (OH)y 
n+ 
Produtos químicos 
Sólidos incipientes ou 
espécies hidrolisadas 
solúveis 
Mistura lenta Mistura rápida 
Coagulação e floculação 
Mecanismos de coagulação: adsorção e neutralização de cargas 
Coagulação 
Mecanismos de coagulação: varredura 
Coagulação 
O processo de coagulação é muito rápido, variando desde décimos de 
segundos à cerca de 100 segundos e altamente dependente das 
características da água bruta. 
 
Fatores que influenciam na coagulação 
• Alcalinidade e pH da água; 
• Natureza e distribuição das partículas causadoras de cor e turbidez; 
• Tipo e concentração do coagulante; 
• Necessidade de auxiliares de coagulação. 
Coagulação 
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Coagulantes Características Faixa de pH 
Sulfato de alumínio 
Sólido ou líquido. Fácil 
de transportar e de 
manejar. Baixo Custo. 
5,0 a 8,0 
 
Sulfato ferroso 
Sólido ou líquido. 
Utilizado para tratar 
águas que apresentem 
pH elevado. 
8,5 a 11,0 
 
Sulfato férrico 
Líquido. Utilizado para 
o tratamento de águas 
altamente coloridas ou 
ácidas 
5,0 a 11,0 
 
Cloreto férrico 
Líquido. Produz bons 
flocos em amplo 
intervalo de pH. 
 
5,0 a 11,0 
 
COAGULANTES MAIS UTILIZADOS NO BRASIL 
Coagulação 
Fatores que influenciam na coagulação 
Necessidade de auxiliares de coagulação; 
Auxiliares de coagulação são materiais adicionados para aperfeiçoar o processo de 
coagulação  corrigir o pH, elevar a velocidade de sedimentação e a resistência dos 
flocos formados. 
• Cal Hidratada; 
• Cal Virgem; 
• Barrilha; 
• Soda Cáustica. 
 Argilas (bentonita, caulinita); 
Silicato de sódio; 
 Precipitado puro de carbonato de cálcio; 
 Diatomita; 
 Areia fina; 
 Carvão ativado em pó. 
Coagulação 
Coagulação 
Jar Test 
Objetivo: obter o ponto ótimo de trabalho – dosagem de coagulante, pH de 
coagulação e tempo e gradiente de mistura. 
Coagulação 
Dosagens de coagulantes geralmente empregados no 
tratamento de águas de abastecimento 
Sulfato de alumínio  5 mg/L a 100 mg/L; 
Cloreto férrico  5 mg/L a 70 mg/L; 
Sulfato férrico  8 mg/L a 80 mg/L; 
Coagulantes orgânicos catiônicos  1 mg/L a 4 mg/L. 
 
DISPOSITIVOS MECÂNICOS 
 
Calhas Parshall; 
Vertedores retangulares; 
Malhas difusoras; 
 Injetores. 
 
Turbinas; 
 Pás; 
Hélice propulsora. 
 
 
DISPOSITIVOS HIDRAULICOS 
 
 
Coagulação 
DISPOSITIVOS DE COAGULAÇÃO 
MISTURADORES RÁPIDOS 
Calha Parshall: mede a vazão e promove a mistura rápida; 
 
Processos hidráulicos de coagulação 
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Processos hidráulicos de coagulação 
Dimensões padronizadas de Calha Parshall 
Dimensões do vertedor Parshall (cm) 
Vazão (L/s) 
W A B C D E F G K N 
2,5 36,3 35,6 9,3 16,8 22,9 7,6 20,3 1,9 2,9 0,3 a 0,5 
7,6 46,6 45,7 17,8 25,9 45,7 15,2 30,5 2,5 5,7 0,8 a 53,8 
15,2 61,0 61,0 39,4 40,3 61,0 30,5 61,0 7,6 11,4 1,4 a 110,4 
22,9 88,0 86,4 38,0 57,5 76,3 30,5 45,7 7,6 11,4 2,5 a 252,0 
30,5 137,2 34,4 61,0 84,5 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 3,1 a 455,9 
45,7 144,9 42,0 76,2 102,6 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 4,2 a 696,6 
61,0 152,5 49,6 91,5 120,7 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 11,9 a 937,3 
91,5 167,7 64,5 122,0 157,2 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 17,3 a 1427,2 
122,0 183,0 79,5 152,5 193,8 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 36,8 a 1922,7 
152,5 198,3 94,1 183,0 230,3 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 45,3 a 2423,9 
183,0 213,5 209,0 213,5 266,7 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 73,6 a 2939,8 
213,5 228,8 224,0 244,0 303,0 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 85,0 a 3437,7 
244,0 244,0 239,2 239,2 349,0 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 99,1 a 3950,2 
305,0 274,5 427,0 427,0 475,9 122,0 91,5 183,0 15,3 34,3 200,0 a 5660,0 
Dispositivo hidráulico: Vertedores retangulares 
Processos hidráulicos de coagulação 
Dispositivo hidráulico: Vertedores retangulares 
Processos hidráulicos de coagulação 
Dispositivo hidráulico: Malha Difusora 
 
• Malha de tubos perfurados que aumenta 
o número de pontos de aplicação do 
coagulante, melhorando a sua dispersão. 
• Muito eficiente, mas relativamente caras 
e de difícil manutenção. Não 
desempenham papel de medidor de 
vazão. 
 
Processos hidráulicos de coagulação 
• A mistura rápida mecanizada é melhor realizada por 
meio de agitadores tipo turbina, que produzem 
movimentos em um líquido através do movimento 
rotativo dos impulsores. 
• A potência útil introduzida na água depende do 
volume e forma da câmara de mistura e da 
velocidade de rotação. 
Processos mecânicos de coagulação 
Floculação 
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Floculação 
Na floculação, as partículas desestabilizadas na coagulação 
são aglutinadas umas com as outras e com o floculante formando os 
flocos,que serão posteriormente removidos de forma física. 
Agitação lenta  20 a 40 minutos. 
Floculação 
 
• Para propiciar condições favoráveis ao choque entre 
elas, a agitação é inicialmente maior. 
 Gradiente de velocidade 
• Os flocos se formarão em poucos minutos, se tornando 
menos numerosos e mais volumosos. 
• A intensidade da agitação deverá ser reduzida com o 
tempo, para não romper os flocos grandes. 
• Os flocos continuarão crescendo ao longo do processo 
de agitação. 
Floculação 
HIDRÁULICOS 
 Chicanas : 
 Escoamento Horizontal; 
 Escoamento Vertical. 
 Alabama (pouco usado) 
 
MECÂNICOS 
 Rotativos: 
 Eixo Vertical; 
 Eixo Horizontal. 
 
Floculação 
Floculadores Hidraúlicos 
Chicanas: 
 Podem ser horizontais ou verticais. 
 Embora assegurem maior homogeneidade à mistura da água em tratamento, 
apresentam como desvantagem o grande número de compartimentos. 
 A energia para promover a floculação em canais com chicanas decorre da perda 
de carga nas voltas. 
 
Chicanas Verticais: A água percorre o floculador em movimentos 
sucessivamente ascendentes e descendentes. 
 
Chicanas Horizontais: A água percorre o floculador em movimentos 
horizontais de “zigue-zague” 
 
Chicanas horizontais: 
 Pequena profundidade  maior área em planta; 
 Recomendada somente para o tratamento de vazões mais elevadas (> 40 L/s); 
 Velocidade média de escoamento da água em seu interior  superior a 0,10 m/s. 
Floculação 
Floculadores Hidraúlicos 
Chicanas horizontais: 
Floculador de chicanas horizontais com gradiente variável (3 câmaras – planta). 
Floculação 
Floculadores Hidraúlicos 
Vem da 
mistura 
rápida 
Câmara 3 
Câmara 2 
Câmara 1 
Para o 
decantador 
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Câmara com chicanas de fluxo horizontal 
Chicanas Verticais: 
Floculação 
Floculadores Hidraúlicos 
Corte vertical 
 Velocidade média de escoamento da água em seu interior  superior a 0,10 m/s. 
Chicanas Verticais: 
Floculação 
Floculadores Hidraúlicos 
ETA Ribeirão da Estiva 
Tipo Alabama 
Floculação 
Floculadores Hidraúlicos 
Mais utilizados em casos de baixas vazões. 
ETA Aldeia da Serra Floculação 
Floculadores Mecanizados 
Tipo Paleta Eixo Vertical 
Gradiente de velocidade  depende 
da rotação do eixo e das 
características da paleta: altura, 
espessura e espaçamento, entre 
outras. 
Os eixos são movimentados por conjuntos motor 
redutor, instalados sobre as passarelas do 
floculador. 
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Floculação 
Floculadores Mecânicos 
Tipo Paleta Eixo Vertical e paletas 
Entrada por 
baixo 
D=350mm 
3,24 
3,24 
0,15 
Saída por baixo 
0,8m x 1,3m 
Passagem por 
cima: 
0,8m x 1,0m 
(parte submersa) 
Passagem por 
baixo: 
0,8m x 1,0m 
1ª Câmara 
2ª Câmara 
3ª Câmara 
4ª Câmara 
A A 
Conjunto 
motor x redutor 
1,0m 
Passagem 
por cima 
Passagem para esvaziamento 
completo da unidade 
PVC D= 100mm FLOCULADOR 
VISTA EM PLANTA 
S/E 
FLOCULADOR 
CORTE AA 
S/E 
NA máx. 
0,74 
0,8 
1,05 
1,11 
1,
36 
1,42 
1,42m 
3
,3
0
m
 
Paletas com 
6 cm de largura 
Floculação 
Floculadores Mecanizados 
Tipo Paleta Eixo Horizontal 
Gradiente de velocidade  depende 
da velocidade rotação do eixo e das 
características da paleta: altura, 
espessura e espaçamento, entre 
outras. 
Os eixos são movimentados por conjuntos motor redutor, 
normalmente instalados no interior de poços secos, 
construídos ao lado dos floculadores. 
Paletas giratórias com eixo horizontal 
Floculação 
Floculadores Mecanizados 
Orifícios para 
passagem da água 
para o decantador 
Floculação 
Floculadores Mecanizados 
Tipo Turbina 
 A água coagulada é introduzida numa série de câmaras. Na 
primeira delas a agitação é mais intensa que na segunda e 
assim por diante. 
 
 O gradiente de velocidade depende da rotação do eixo e das 
características da hélice ou turbina: tipo e diâmetro. 
 
 Os eixos são movimentados por conjuntos motor-redutor ou 
mais modernamente, por motores cujas alimentações de 
corrente elétrica dispõem de variadores de freqüência, que 
permitem que se varie continuamente a rotação dos eixos das 
hélices e turbinas. 
71 
Floculação 
Floculadores Mecanizados 
Tipo Turbina 
Floco: 50 a 800 µm 
 Microorganismos patogênicos = 2 a 4 µm 
 Vírus = 0,025 a 0,1 µm 
 Protozoários = 4 a 14 µm 
Como consequência espera-se 
que estes microorganismos 
sejam envolvidos naformação 
de flocos de maior tamanho. 
Importância Sanitária 
Coagulação/Floculação 
04/09/2013 
13 
Decantação 
Decantação 
A decantação pode ser 
substituída pela flotação. 
 A decantação é um processo físico que tem por objetivo a 
separação das partículas sólidas ou flocos da água, pela ação direta 
da gravidade. 
 Decantadores em ETAs: remoção das partículas floculentas 
formadas durante a floculação. 
Decantação 
Classificação 
 Fluxo horizontal - Clássico 
◦ Decantador convencional 
 Fluxo vertical 
◦ Decantador cilíndrico cônico 
 Fluxo inclinado 
◦ decantador laminar ou de alta taxa 
Decantação 
 Fluxo horizontal – Clássico 
 Decantador convencional de escoamento horizontal: 
Grandes tanques retangulares onde o floco se deposita durante o percurso 
sobre um fundo inclinado para facilitar a remoção do lodo. 
Decantação 
Em construção 
Em operação 
Decantação 
 Fluxo horizontal - Clássico 
COMPORTAS DE ACESSO 
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14 
Decantação 
 Fluxo horizontal - Clássico 
CORTINA DISTRIBUIDORRA 
Alvenaria 
Concreto 
Madeira 
Decantação 
 Fluxo horizontal - Clássico 
CALHA COLETORA DE ÁGUA DECANTADA 
Decantação 
 Fluxo horizontal - Clássico 
DESCARGA DE FUNDO 
Decantação 
 Fluxo horizontal - Clássico 
Limpeza 
Decantadores convencional de escoamento vertical com remoção mecanizada de lodo. 
Decantação 
 trabalham com taxa de escoamento superficial maiores que as unidades de 
escoamento horizontal. 
 
Decantação 
 Fluxo inclinado - Decantador laminar 
Para melhorar a sua eficiência foi aumentada a superfície de 
decantação acrescentado-se superfícies inclinadas dentro do 
decantador. 
A ação de um tanque de decantação depende se sua área e não se sua 
profundidade. 
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15 
Decantação 
 Fluxo inclinado - Decantador laminar 
Água bruta 
Floculação 
Decantação 
Filtro 
Coagulantes 
60º 
Descarga 
Para que ocorra a autolimpeza foi determinada uma inclinação ideal de 60°, 
dessa forma o lodo é escoado continuamente. 
Decantação 
 Fluxo inclinado 
Decantador laminar ou de Alta Taxa com Fluxo ascendente 
Decantação 
ETA Rio Grande - Sabesp ETA Capivari - SANASA 
Decantação 
 Fluxo inclinado – Fluxo horizontal 
Decantação 
 Fluxo inclinado – Fluxo descendente 
Decantador de alta taxa de fluxo descendente (Separador Lamelar)
Decantação 
TIPOS DE ELEMENTOS TUBULARES 
04/09/2013 
16 
Floculação 
Taxa de escoamento superficial 
Depende: 
 
 Do tipo de decantador: 
 - para decantador convencional, regime turbulento: 
 20 - 60 m3/m2.dia 
 Da qualidade da água: 
 - águas turvas, com impurezas pesadas: 
 25 - 35 m3/m2.dia 
 - águas coloridas com impurezas leves, requer 
menores taxas: 
 15 - 30 m3/m2.dia 
 
◦ Qualidade de operação (utilização de auxiliares de coagulação) 
 
 - para decantador de fluxo laminar: 
 160 - 240 m3/m2.dia 
 
 
Flotação 
Flotação 
Definição: processo físico de separação de fases (sólido-líquido e líquido-
líquido) por meio da introdução de microbolhas de gás, normalmente o ar, no 
meio líquido. 
 
Década de 50: passou a ser utilizada para o tratamento de águas residuárias e 
descontaminação de efluentes mineiros; 
Década de 60: pesquisas relativas à aplicação da flotação para o tratamento de 
águas de abastecimento  Brasil: meados da década de 80. 
Flotação 
 Fenômenos envolvidos: colisão, adesão, nucleação e captura. 
(a) colisão e adesão; 
(b) formação das bolhas 
na superfície da partícula; 
(c) aprisionamento das 
microbolhas em flocos; 
(d) arraste das partículas 
pelas bolhas 
Flotação Eletrilítica (FE) – oxigênio e hidrogênio  eletrólise; 
 Flotação por ar induzido (FAI) – ar é injetado direto no tanque de flotação  
disperso no meio através porosas ou pela agitação intensa do tanque; 
Flotação por ar dissolvido (FAD) – se baseia na variação de solubilidade do ar na 
água em diferentes condições de pressão. 
Flotação 
Classificação 
 Flotação sob pressão ou pressurizada. 
Câmara de 
Saturação 
Parâmetros de projeto: 
 Pressão na câmara de saturação e tamanho da microbolha: 
 Pressão: entre 250 e 500 kPa; 
 Tamanho das microbolhas: entre 10 e 100 µm  desejável < 50 µm. 
 
Flotação 
Flotação por ar dissolvido (FAD). 
Taxa de recirculação e taxa de escoamento superficial: 
 Taxa de recirculação recomendada: 5 a 15% da vazão de água a ser 
clarificada; 
 Taxa de escoamento superficial: entre 1.000 e 2.000 m3.m-2.dia-1; 
 Tempo médio de detenção: < 5 minutos. 
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Flotação 
Flotação por ar dissolvido (FAD). 
Câmara de saturação 
Câmara de flotação 
Flotação 
Flotação por ar dissolvido (FAD). 
Filtração 
Filtração 
Filtração: processo que tem como função primordial a remoção das 
partículas responsáveis pela cor e turbidez  a presença dessas 
partículas reduziria a eficácia da desinfecção na inativação dos 
microrganismos patogênicos. 
Filtração 
sedimentação
Meio Filtrante
Coagem
Água em filtração
Flocos
Bactéria 0,001 mm
0,5 mm
Floculação
Principais Mecanismos de remoção de sólidos no filtro 
Filtração 
 Com relação ao tipo de filtração; 
 Com relação ao sentido de escoamento; 
Com relação ao controle hidráulico; 
 Com relação ao meio filtrante. 
CLASSIFICAÇÃO 
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Filtração 
 Com relação ao tipo de filtração 
CLASSIFICAÇÃO 
Filtração Lenta 
Filtração 
Rápida 
Convencional 
Água Bruta 
Água Coagulada 
Água Decantada 
Direta 
Filtração 
CLASSIFICAÇÃO 
Filtração Lenta 
Manancial Coagulação Floculação Sedimentação 
Filtração Água final 
Filtração 
CLASSIFICAÇÃO 
Filtração Rápida Direta 
Manancial Coagulação Floculação Sedimentação 
Filtração Água final 
Filtração 
CLASSIFICAÇÃO 
Filtração Rápida Convencional 
Manancial Coagulação Floculação Sedimentação 
Filtração Água final 
Filtração 
 Com relação ao sentido de escoamento 
CLASSIFICAÇÃO 
Filtração descendente Filtração ascendente 
Filtração 
 Com relação ao controle hidráulico 
CLASSIFICAÇÃO 
 
Areia 
Antracito 
filtraçãoA
Q
q 
Taxa de filtração 
h 
•Taxa de filtração constante 
•Taxa declinante 
h = Altura do nível d’água acima do meio 
 filtrante 
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Filtração 
Filtração com taxa constante: 
 
 Entrada de água por meio de vertedores com descarga livre  os 
filtros recebem a mesma vazão de entrada e praticamente a mesma vazão 
de saída. 
O aumento da perda de carga resultante da retenção de impurezas será 
acompanhado do aumento do nível de água no filtro  carga hidráulica 
disponível. 
Filtração 
Filtração com taxa declinante: 
 A alimentação dos filtros é realizada por meio de tubulação ou 
canal  os filtros são submetidos a mesma carga hidráulica 
disponível. 
 Cada filtro irá operar com taxa de filtração determinada pelo 
estado de colmatação do seu meio filtrante  filtro que foi lavado há 
mais tempo trabalhará com a menor taxa, enquanto que o recém 
lavado, trabalhará com a maior. 
Filtração 
Com relação ao meio filtrante 
CLASSIFICAÇÃO 
Camada simples Dupla camada Tripla camada 
Areia 
ou Antracito 
 
Areia 
Antracito 
 
Areia 
Antracito 
Granada 
 Ação mecânica de coar: retenção das partículas maiores nos interstícios 
existentes entre os grãos de areia; 
 Sedimentação: deposição de partículas sobre a superfície dos grãos de areia. 
Filtração 
Filtração Lenta 
Ação biológica: Schumtzdecke. 
Filtração 
Filtração Lenta 
 Processosimples e de grande eficiência; 
 Taxas de filtração muito baixas (pequenas comunidades < 10.000 habitantes); 
 Grandes áreas e volume elevado de obras civis  20/50 x Filtração Rápida; 
 Dispensa o uso de produtos químicos. 
Turbidez: < 10 uT 
Cor verdadeira: < 5 uH 
Sólidos suspensos totais: < 10 mg/L 
Qualidade da água bruta 
Filtração 
Filtração Lenta 
Areia; 
 Camada suporte; 
 Sistema de drenagem; 
 Dispositivos de controle de 
vazão. 
 Fornecer carga hidráulica; 
 Criar tempo de detenção 
para o tratamento da água 
bruta; 
 Componentes de projeto: 
 Taxa de filtração: 
 Funasa: 3 a 5 m3.m-2.dia-1 
 Arboleda: 6 a 9 m3.m-2.dia-1 
 ABNT: < 6 m3.m-2.dia-1 
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20 
Filtração 
Filtração Lenta – Aspectos Construtivos 
 Camada suporte (seixo rolado): 
 Altura: 0,30 m; 
 Tamanho: 2” a ¾” – 17,5 cm; 
 ¾” a 3/8” – 7,5 cm; 
 Pedrisco: 5,0 cm. 
 
 Leito de areia: 
 Espessura: entre 0,90 e 1,20 m; 
 Granulometria: tamanho efetivo 
entre 0,25 e 0,35 mm e coeficiente de 
uniformidade menor que 3. 
 Altura livre sobre a água: entre 0,25 e 0,30 m; 
 Altura da lâmina d’água sobre o leito filtrante: entre 0,90 e 1,20 m. 
Corte do filtro lento detalhado 
Sistema de drenagem 
Drenos: 
Principal: 0,20 a 0,60 m; 
Laterais: 0,05 a 0,15 m  
dependendo do tamanho do filtro. 
Esses drenos devem ser projetados com velocidades baixas, da ordem de 0,30 m/s no 
principal e 0,20 m/s nas laterais. 
Representação esquemática – sistema de filtração lenta 
Água 
bruta 
Reservatório 
Aerador 
Filtros lentos 
Tanque de contato 
(cloração) 
Distribuição 
Casa de química 
 cloro 
 
Filtração 
Opcional Filtro lento (bairro Ana Benta – Capão Bonito SP) 
Filtro Lento - Limpeza 
Filtração 
 Realizada quando a vazão cai consideravelmente; 
 Remoção de 2 a 5 cm da areia; 
 Quando a camada de areia no filtro atinge 0,70 m  recolocação da areia 
retirada, após lavagem; 
 Descarte inicial da água filtrada – 6 horas a 4 semanas para estabilização da 
camada biológica; 
 Carreira de filtração: 1 a 6 meses. 
Filtro Lento - Limpeza 
Filtração 
04/09/2013 
21 
Vantagens Desvantagens 
 Simplicidade de construção e 
operação; 
 Custos operacionais baixos; 
 Não utilização da coagulação 
química; 
 Boa eficiência na remoção de 
microrganismos patogênicos; 
 Boa eficiência na remoção de 
turbidez. 
 Necessidade de grandes áreas; 
 Necessidade periódica de 
remoção e lavagem da areia; 
 Qualidade da água bruta; 
 Processo de limpeza trabalhoso. 
Filtração Lenta 
Filtração 
Eficiência 
Filtração Lenta 
Filtração 
 Remoção de turbidez: 100%; 
 Remoção de cor: 30%; 
 Remoção de Ferro: até 60%; 
 Boa remoção de odor e sabor; 
 Grande remoção de bactérias: >95%. 
Filtração 
Surgimento a partir da dificuldade do tratamento de águas com 
turbidez e cor verdadeira relativamente baixas em ETAs do tipo ciclo 
completo. 
Filtração Direta 
Filtração direta ascendente 
 
Filtração direta descendente 
Filtração Direta Ascendente 
Filtração 
 Parâmetros de qualidade da água: 
 
 Turbidez: ≤ 25 uT; 
 Cor: ≤ 25 uH; 
 Sólidos suspensos: ≤ 25 mg/L; 
 Contagem de algas: 500 UPA/mL. 
 Taxa de filtração: 120 a 240 m3/m2.dia. 
 Carreira de filtração: 72 à 96 horas. 
Filtração Direta Ascendente 
Filtração 
100% dos sólidos são retidos no filtro  
para carreiras de filtração ≥ 24 hs a 
camada de meio filtrante deverá ser 
espessa (1,6 a 2,0 metros) 
Filtro ascendente com calha única para coleta das águas filtrada e de lavagem 
Filtração Direta Ascendente 
Filtração 
Sistema de lavagem: 
 Lavagem eficiente: expansão do leito em 40%  dependendo da granulometria: 
1,0 e 1,2 m.min-1 (Taxas de 1.440 a 1.730 m3.m-2.dia-1) e tempos entre 7 e 10 min; 
 Aspecto relevante: possibilidade de contaminação do reservatório de água filtrada 
com água de lavagem  duas calhas. 
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Filtração Direta Ascendente 
Filtração 
Lavagem via reservatório por bombeamento. 
Lavagem via reservatório por gravidade. 
Filtração Direta Ascendente 
Filtração 
Vantagens Desvantagens 
 Sentido do escoamento na direção da 
menor granulometria; 
 Dispensa unidade de floculação. 
 Admite menores taxas de filtração; 
 Saída da água de lavagem pela mesma 
tubulação ou canal da água filtrada; 
 Necessidade de cobertura do filtro ; 
 Necessidade de dispositivos 
hidráulicos para introdução de água na 
interface pedregulho/areia. 
Filtração Direta Descendente 
Filtração 
Etapas possíveis: 
Filtros 
rápidos 
Mistura rápida Floculação 
Água 
bruta 
Água tratada 
Tratamentos finais 
(desinfecção, ajuste de 
pH, fluoretação, etc.) 
Alcalinizante 
ou acidificante 
Coagulante 
Polímero (catiônico) - 
opcional 
 FDDSF – Filtração Direta Descendente Sem Floculação 
 FDDCF - Filtração Direta Descendente Com Floculação 
Tamanho da partícula: 
 Maiores que 5 µm: floculação; 
 Menores que 5 µm: coagulação seguida de filtração. 
Filtração Direta Descendente 
Filtração 
Filtro de camada simples: 180 m3/(m2.dia) 
Filtro de camada dupla: 360 m3/(m2.dia) 
Duração da carreira: 
preferencialmente > 24 hs 
e não inferiores a 12 hs. 
Filtração Direta Descendente 
Filtração 
 Camada filtrante simples (areia): 
 Espessura mínima: 45 cm; 
 Tamanho efetivo: 0,45 a 0,55 mm; 
 Coeficiente de uniformidade: 1,4 a 1,6. 
 
Características do meio filtrante: 
 Camada filtrante dupla: 
 Areia: 
 Espessura mínima: 25 cm; 
 Tamanho efetivo: 0,40 a 0,45 mm; 
 Coeficiente de uniformidade: 1,4 a 1,6. 
 Antracito: 
 Espessura mínima: 45 cm; 
 Tamanho efetivo: 0,80 a 1,0 mm; 
 Coeficiente de uniformidade: < 1,4. 
04/09/2013 
23 
Filtração Direta Descendente 
Filtração 
Sistema de lavagem: 
 Lavagem por escoamento ascendente  velocidade capaz de assegurar expansão 
adequada do meio filtrante; 
 Lavagem somente com água ou ar e água; 
 Lavagem eficiente: a expansão do leito atinge 40%. 
Critérios para encerramento da carreira de filtração: 
 Turbidez da água filtrada superior ao valor pré-determinado (mas ainda dentro de 
valores permitidos por norma); 
 Carreiras de filtração com duração acima de 40 horas. 
Filtração Rápida Direta Descendente 
Filtração 
Sistema de coleta de água de lavagem 
Filtração Direta Descendente 
Filtração 
Vantagens Desvantagens 
 Investimento inicial menor 
(redução de 30 a 70%); 
 Consumo de energia elétrica e 
produtos químicos (coagulante e/ou 
alcalinizante) inferior; 
 Baixo volume de resíduos gerados; 
 Tecnologia adequada para o 
tratamento de água com baixa 
turbidez. 
 Baixa eficiência para águas com 
turbidez e/ou cor verdadeira elevada; 
 Monitoramento contínuo; 
 Tempo médio de permanência da 
água na ETA é relativamente pequeno 
para oxidação de substâncias 
orgânicas na água bruta; 
 Pode apresentar paralisações 
temporárias por erros de dosagem; 
 Período inicial de melhora da 
qualidade da água mais longo. 
Filtração Convencional 
Filtração 
A ETA dispõe da etapa de decantação, e neste caso o filtro é menor 
quanto a espessura da camada filtrante, pois a grande maioria dos 
sólidos são removidos na etapa anterior (a decantação). 
 
PARÂMETRO 
 
SISTEMA DE TRATAMENTO 
Filtração lenta 
Filtração direta 
descendente 
Filtração direta 
ascendente 
Tratamento 
convencional 
Operação Simples 
 
Especializada Especializada 
 
EspecializadaConsumo de produtos 
químicos 
 
Nulo 
Baixo (usualmente < 
10 mg/l) 
Baixo (usualmente < 
10 mg/l) 
Moderado 
(usualmente > 
15mg/l) 
Resistência à variação 
da qualidade da água Baixa 
Baixa 
 
Moderada Alta 
Lavagem dos filtros 
Raspagem da 
camada superficial 
Fluxo ascendente 
Fluxo ascendente com 
descarga de fundo 
Fluxo ascendente 
Porte da estação 
 
Pequenas instalações Sem limitações 
Sem limitações 
 
Sem limitações 
 
Custo de implantação 
(US$/hab) 10 – 100 (depende 
da taxa de filtração) 
2 - 30 5 - 45 10 - 60 
Necessidade de área 
Grande Pequena 
Pequena 
 
Pequena 
 
Comparação entre os sistemas de tratamento 
Filtração 
 Material poroso de origem natural  poderoso 
adsorvente ; 
 Grande área superficial interna: 500 a 1200 m2/g; 
 Retenção por adsorção química e física; 
 Retenção de gosto e odor, causados principalmente 
pelo cloro residual e compostos orgânicos (aldeídos, 
terpenos, compostos húmicos, etc.); 
 Formato: granular (CAG) e em pó (CAP)  processo, 
líquido a filtrar, possibilidade de regeneração, 
temperatura e custo. 
Filtração 
Filtração em Carvão Ativado 
04/09/2013 
24 
Filtração 
CAP - Carvão Ativado Pó 
POSSÍVEIS FORMAS DE UTILIZAR O CARVÃO ATIVADO EM ESTAÇÕES DE 
TRATAMENTO CONVENCIONAIS 
CAG - Carvão Ativado Grão 
Desinfecção 
Desinfecção 
 
 Cloro e seus componentes ; 
 Ozônio; 
 Peróxido de hidrogênio; 
 Permanganato de potássio; 
 Raios ultravioleta; 
 Outros. 
Pela sua eficiência e custo, o cloro e seus componentes são os mais 
usados. 
 Princípio: eliminação dos organismos patogênicos na água. 
Gás: Cloro gasoso/ Líquido: Hipoclorito de sódio/ Sólido: Hipoclorito de cálcio 
Agentes químicos 
Agentes físicos 
Produtos utilizados para a desinfecção: 
 
Desinfecção 
 
 
Volume de 
Água 
Hipoclorito de Sódio a 2,5% de Cl 
ativo 
 
Tempo de 
Contato 
Dosagem Medida 
1000 litros 100 ml 2 copinhos de 
café 
 
 
 
 
30 minutos 
 
200 litros 15 ml 1 colher de sopa 
20 litros 2 ml 1 colher de chá 
1 litro 0,08 ml 2 gotas 
Cloro 
 
Principais Compostos e Produtos de Cloro usados para a Desinfecção de Água 
 
Nome do 
Composto 
Fórmula 
química 
% de Cloro 
disponível 
Características Embalagem 
Prazo de 
Validade 
Nome Comercial 
Hipoclorito de 
Sódio 
NaOCl 10-15% 
Solução 
aquosa, cor 
amarelada 
Recipientes opacos, 
volumes variados 
1 mês 
Hipoclorito de 
Sódio 
Hipoclorito de 
Cálcio 
Ca(OCl) 
Superior a 
65% 
Coloração 
branca, em pó 
ou granulado 
Recipientes plásticos 
ou tambores metálicos 
6 meses 
Hipoclorito de 
Cálcio 
Cloro Cl2 100% 
Gás liquefeito 
cor verde 
amarelado e de 
odor irritante 
Cilindros verticais de 
aço de 68kg e 940kg 
Cloro gasoso 
Cal Clorada CaOCl 35-37% Pó branco 
Embalagens de 1 a 50 
kg 
Pouco estável. 
Perda de 10% 
no teor de 
cloro ativo a 
cada mes 
Cloreto de cal 
Água Sanitária 
Solução 
aquosa à base 
de hipoclorito 
de sódio ou 
de cálcio 
2%-2,5% 
durante o 
prazo de 
validade 
Solução de 
coloração 
amarelada 
Embalagem de 1 litro, 
plástico opaco 
Verificar rótulo Água Sanitária 
Art. 34, PORTARIA Nº 2.914 MS. Após a desinfecção, a água deve conter um teor 
mínimo de cloro residual livre de 0,5 mg/L, sendo obrigatória a manutenção de, 
no mínimo, 0,2 mg/L em qualquer ponto da rede de distribuição. 
Ausência ou concentrações muito baixas de 
cloro residual (abaixo de 0,2 mg/l), torna a água 
suspeita do ponto de vista bacteriológico. 
Desinfecção 
Cloro 
04/09/2013 
25 
Desinfecção 
Ozônio 
 Efeitos da Ozonização: 
 
– Oxidação da matéria orgânica; 
– Alvejamento e melhoria da cor; 
– Redução dos teores de ferro e manganês; 
– Ação sobre os ácidos húmicos, formando produtos biodegradáveis; 
– Desintegração de fenóis; 
– Remoção de certas substâncias orgânicas não biodegradáveis. 
Desinfecção 
Ozônio 
Desinfecção 
Radiação UV 
 
 O UV inativa os microorganismos através da emissão de 
doses concentradas de luz ultravioleta (comprimento de 
onda de 253,7 nm) que agem sobre o mecanismo 
reprodutivo (DNA) dos microorganismos causando 
mutações e impedindo que os mesmos se reproduzam. O 
microorganismo é considerado inativo (morto) e dessa 
forma o risco de doenças é eliminado. 
Desinfecção 
Radiação UV 
Fluoretação 
Adição de pequena quantidade de flúor na água tratada  
elemento essencial na prevenção da cárie dentária. 
Portaria 2914/2011: VMP de 
fluoreto na água: 1,5 mg/L