apostila do curso de tratamento de água

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Unesp
TRATAMENTO DE ÁGUA PARA ABASTECIMENTO
TÓPICOS ESPECIAIS DE SANEAMENTO BÁSICO
Prof. Dr. Jorge Hamada
Departamento de Engenharia Civil
Bauru
Março, 2001
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SUMÁRIO
11.	INTRODUÇÃO	�
42.	IMPORTÂNCIA DO TRATAMENTO DE ÁGUA	�
63.	QUÍMICA DA ÁGUA	�
63.1.	Propriedades Físicas da Água	�
63.2.	Formas de Impurezas na Água	�
83.3.	Qualidade da Água	�
93.4.	Parâmetros Físicos de Caracterização das Águas	�
93.4.1.	Tubidez	�
93.4.2.	Cor	�
93.4.3.	Sabor e Odor	�
103.4.4.	Temperatura	�
103.5.	Parâmetros Químicos de Caracterização das Águas	�
103.5.1.	pH	�
103.5.2.	Alcalinidade	�
113.5.3.	Dureza	�
123.5.4.	Cloretos	�
123.5.5.	Sulfatos	�
123.5.6.	Fluoretos	�
123.5.7.	Nitritos e Nitratos	�
133.5.8.	Toxicidade	�
133.6.	Parâmetros Biológicos de Caracterização das Águas	�
133.6.1.	Exames Bacteriológicos	�
143.6.2.	Exames Hidrobiológicos	�
164.	PRINCIPAIS PROCESSOS DE TRATAMENTO	�
175.	AERAÇÃO	�
175.1.	Objetivos da Aeração	�
175.2.	Aplicabilidade	�
185.3.	Principais Tipos de Aeradores	�
215.4.	Remoção de Ferro e Manganês	�
246.	MISTURA RÁPIDA	�
246.1.	Importância da Mistura Rápida	�
256.2.	Gradiente de Velocidade	�
266.3.	Tipos de Unidades de Mistura Rápida	�
266.3.1.	Mistura Rápida Hidráulica	�
316.3.2.	Mistura Rápida Mecânica	�
337.	COAGULAÇÃO E FLOCULAÇÃO	�
337.1.	Fundamentos Teóricos	�
387.2.	Floculadores Mecânicos	�
407.3.	Floculadores Hidráulicos	�
438.	SEDIMENTAÇÃO	�
438.1.	Princípios Fundamentais dos Decantadores	�
468.2.	Noções sobre a Teoria da Sedimentação	�
488.3.	Decantadores Laminares (ou tubulares)	�
519.	FILTRAÇÃO	�
519.1.	Mecanismos de filtração	�
539.2.	Filtros Rápidos por Gravidade	�
539.2.1.	Características do meio filtrante	�
549.2.2.	Características hidráulicas	�
579.3.	Filtros rápidos convencionais – Especificações.	�
599.4.	Filtração direta ascendente	�
6210.	DESINFECÇÃO	�
6210.1.	Generalidades	�
6310.2.	O Cloro	�
6710.3.	Desinfecção da Água com Ozônio	�
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INTRODUÇÃO
A natureza do manancial, comumente determina o planejamento, projeto e a operação de instalações de captação, tratamento, adução e distribuição de água. Dois grandes grupos de mananciais podem ser identificados: superficial e subterrâneo. O primeiro é constituido por córregos, rios, e lagos e o segundo por lençois subterrâneos.
Na Figura 1‑1 apresenta-se um exemplo de sistema de abastecimento de água servindo uma comunidade. O manancial explorado em cada caso, determina o tipo de sistema de captação e o tipo de tratamento de água. Além da captação e do tratamento, o sistema é composto por tubulações que conduzem a água entre as unidades existentes, denominadas adutoras, e aquelas pertencentes à rede de abastecimento. O excedente de água produzido pelo sistema, durante os períodos de baixa demanda, é armazenado no reservatório. O reservatório visa atender, portanto as demandas de pico durante o dia. Além disso, a reservação permite uma regularização de vazão no sistema, possibilitando a implantação de estações de tratamento menores e com melhor controle da qualidade de água produzida. A capacidade do reservatório deve prever situações de emergência, tais como de combate a incêndio.
Figura 1‑1 Exemplo esquemático de um sistema de abastecimento de água no contexto de uma bacia hidrográfica.
A população e o comportamento do consumo de água são os fatores determinantes da quantidade água requerida e, portanto, a fonte e toda composição do sistema de abastecimento. Assim uma das primeiras etapas na seleção de uma fonte adequada é a determinação da demanda de água, incluído a média diária e os picos de consumo. 
A média diária consumida deve ser estimada para determinar a capacidade do manancial em atender demandas em períodos críticos, quando a vazão de escoamento superficial é pequena ou o nível piezométrico do lençol está em cotas muito baixas. Esse dado ainda é importante na estimativa de volumes para reservatórios de acumulação, quando necessários, para atender demandas de consumo em períodos críticos do ano.
Os picos de consumo devem ser conhecidos ou estimados para o dimensionamento e verificação das partes constituintes do sistema de abastecimento de água, incluindo: diâmetro de tubulações, perdas de carga, capacidade de reservatórios e estações de tratamento de água.
Muitos fatores influenciam no consumo de água de um sistema de abastecimento. Os fatores que seguem são considerados como os mais importantes:
atividade industrial;
hidrometria;
manutenção e manejo adequado do sistema;
padrão de vida; e
clima
Outros fatores que podem ser citados como influentes no consumo são: abrangência do sistema de abastecimento; pressão na rede; e custo unitário da água.
A industrialização em uma comunidade implica no aumento do consumo médio per capita. Pequenas comunidades rurais ou suburbanas apresentam consumo médio per capita, significativamente inferior às comunidades industrializadas. Portanto, considera-se a indústria como o fator singular de maior influência no consumo médio per capita.
O segundo fator de maior importância no consumo de água é a existência de hidrômetros. Esses medidores impõem um senso de responsabilidade não encontrado em domicílios cuja medição não é realizada. Esse senso de responsabilidade existe em função da proporcionalidade do aumento de consumo de água com o aumento do custo a pagar, mesmo que o preço final não seja elevado.
Quando um sistema de abastecimento de água é bem gerenciado, o consumo per capita é menor comparativamente a sistemas cujo controle é precário. Este fato está normalmente associado a vazamentos de água que ocorrem na rede e devem ser rapidamente reparados. O mapeamento da rede, com cadastro contendo inclusive um histórico dos problemas, permite um planejamento para controle de áreas mais vulneráveis. Normalmente um sistema deve dispor de pessoal para realização de um trabalho de procura de vazamentos quando o mesmo é significativo.
Relativamente aos fatores padrão de vida e clima, o raciocínio é direto. O consumo per capita de água em países mais desenvolvidos é significativamente maior que em países menos desenvolvidos. O mesmo pode-se dizer dos municípios, considerando-se inclusive aspectos sócio-econômicos relacionados à natureza ou à vocação destes no desenvolvimento. O clima por outro lado tem uma influência grande sobre o consumo, considerando-se as características locais (latitude principalmente), assim como as variações relativas às estações do ano.
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IMPORTÂNCIA DO TRATAMENTO DE ÁGUA
Ao contrário do que muitos imaginam, a água é uma substância muito complexa e por ser ótimo solvente, é praticamente impossível de se encontrá-la em estado de absoluta pureza. Do total de água presente no planeta, cerca de 95% constituem-se de água salgada, 5% de água doce, que se apresenta na maior parte como gelo, sendo que cerca de 0,3% estão disponíveis com predominância absoluta de água subterrânea.
Inúmeras impurezas podem ser encontradas nessas águas, muitas delas inócuas, outras pouco desejáveis e aquelas extremamente nocivas, tais como: determinados vírus, bactérias e protozoários, substâncias de elevada toxicidade e mesmo elementos radioativos.
Segundo a Organização Mundial da Saúde, cerca de 80% de todas as doenças que se alastram nos países em desenvolvimento são provenientes de água de má qualidade. As doenças mais de transmissão hídrica mais comuns são mostradas na Tabela 2‑1.
Tabela 2‑1 Doenças comuns de transmissão hídrica (RICHTER e AZEVEDO NETTO, 1991).
	Doenças
	Agentes Causadores
	Febre tifóide
	Salmonela tifóide
	Febre paratifóide
	Salmonelas paratifóides
	Disenteria bacilar
	Bacilo disentérico
	Disenteria amebiana
	Entemoeba histolítica
	Cólera
	Vibrião da cólera
	Diarréia
	Enterovírus, E. Coli
	Hepatite infecciosa
	Vírus tipo A
	Giardiose
	Giárdia Lamblia
Além desses, existem doenças denominadas de “origem hídrica”,relacionadas à presença na água, de substâncias de elevada toxicidade ou nocivas. Estima-se em mais de 40 enfermidades que podem ser transmitidas ou originadas direta ou indiretamente no contato com águas contaminadas, ou por falta de higiene.
O tratamento de água originou-se na Escócia, onde John Gibb construiu o primeiro filtro lento. Nos estados unidos, desde aproximadamente 1900, os engenheiros ditos sanitaristas, têm se preocupado na redução de doenças transmitidas ou originadas na água. É mostrado na Figura 2‑2 para a cidade de Philadelphia, um exemplo do decréscimo de doenças de transmissão hídrica, a partir da implementação do tratamento de água. A cidade de Philadelphia era abastecida diretamente pelas águas não tratadas de rios até 1906, quando foram implantados filtros lentos de areia. Verificou-se então um decréscimo imediato do número de casos de febre tifóide. A desinfecção da água pela adição de cloro proporcionou um decaimento maior dessa doença. Uma redução bastante significativa foi ainda verificada após 1920, através do controle sobre pessoas portadoras da doença.
Apesar de existirem cerca de 10 estações de tratamento com filtros lentos nos Estados Unidos em 1900, a filtração rápida foi iniciada na instalação pioneira a nível mundial, construida na cidade de Campos, Rio de Janeiro, em 1880.
Deve ser ressaltado que os bons resultados do tratamento de água somente podem ser assegurados com uma operação hábil. Em nosso país, até o momento não foram estabelecidos programas de treinamento, credenciamento e a carreira de operadores de estações de tratamento. Essa situação não deixa de ter influência sobre os critérios de projeto a serem adotados, exigindo, muitas vezes, a adoção de parâmetros conservadores e mais seguros.
Figura 2‑2: Casos de febre tifóide por 100.000 habitantes na cidade de Philadelphia, EUA, entre 1890 e 1935 (Davis e Cornwell, 1991).
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QUÍMICA DA ÁGUA
Para uma maior compreensão dos capítulos que seguem, torna-se essencial o conhecimento, ainda que superficial, dos fundamentos da química da água. A relação da água com a vida, em nosso planeta, é um fator intrínseco, e sua qualidade, em termos ambientais é vital para a sobrevivência da espécie humana.
Propriedades Físicas da Água
As propriedades físicas relevantes da água, relacionadas ao tratamento, são a densidade e a viscosidade. A densidade da água é medida em termos de concentração de matéria (massa), sendo comumente expressa por (, que pode ser melhor definida como massa específica, cuja unidade no Sistema Internacional é kg/m3. Uma propriedade associada à massa específica, quando considerada a ação da aceleração da gravidade (g) sobre uma determinada massa, é o peso específico, (, medido em N/m3 ou kN/m3, e definido por ( = (.g.
Todos os fluidos exibem uma resistência ao movimento, decorrente do atrito entre as partículas componentes. Uma das formas representativas desse atrito é a viscosidade, que pode ser expressa por (, denominada como viscosidade absoluta ou dinâmica (Pa.s), ou por (, denominada como viscosidade cinemática (m2/s). A relação entre as duas formas representativas de viscosidade é dada por: ( = (.(.
Formas de Impurezas na Água
Do ponto de vista da engenharia ambiental, as impurezas podem estar presentes na água como substâncias: suspensas, coloidais ou dissolvidas. 
As substâncias dissolvidas são aquelas que realmente se encontram em solução. As substâncias dissolvidas podem ser simples átomos ou compostos moleculares complexos. Essas substâncias não podem ser removidas da água, sem que haja alguma mudança de fase, tal como destilação, precipitação, adsorsão ou extração. Na destilação ocorre uma mudança para fase gasosa e na precipitação para fase sólida. Na adsorsão, ocorrem reações das substâncias dissolvidas com partículas sólidas para formar um complexo sólido. Na extração líquida a mudança de fase ocorre com a transferência da substância da água para um outro líquido. As substâncias dissolvidas não podem ser removidas por meios físicos, tais como filtração, sedimentação ou centrifugação.
Os sólidos suspensos são grandes o bastante para sedimentarem ou serem removidos por filtração ou centrifugação. Por definição, os sólidos suspensos são definidos como aqueles retidos em um disco de filtro padrão de fibra de vidro e são também denominados, mais apropriadamente, de sólidos filtráveis.
As partículas coloidais apresentam um tamanho intermediário entre as substâncias dissolvidas e aquelas denominadas sedimentáveis. Essas partículas podem ser removidas por meios físicos tais como centrifugação intensa ou filtração através de membranas de baixa porosidade. Essas partículas são muito pequenas para serem removidas por sedimentação ou pelo processo normal de filtração.
As substâncias descritas, que presentes na água conferem sua impureza, podem ser identificadas segundo padrões de medida usuais, diferentes daquelas estritamente físicas ou químicas. São exemplos: a Turbidez e a Cor. Em princípio, as partículas coloidais conferem a propriedade turbidez, e as dissolvidas conferem a cor.
Na Figura 3‑3 é representada uma melhor visualização da relação entre o tamanho e os tipos de substâncias e partículas normalmente associadas ao tratamento de água para abastecimento. 
Figura 3‑3: Relação entre tamanhos de partículas encontradas na água.
Qualidade da Água
A água, na forma de chuva apresenta pouca impureza, contendo somente traços de minerais e gases. A qualidade da água é alterada significativamente enquanto a mesma escoa sobre ou sob a superfície da terra. Os agentes responsáveis pela alteração da qualidade da água podem ser enquadrados dentro de quatro grandes grupos que conferem determinadas características, que são: físicas, químicas, biológicas e radiológicas.
Características físicas estão relacionadas com a qualidade da água para uso doméstico e normalmente associadas com a aparência da água. São exemplos: cor, turbidez, temperatura, sabor e odor. Diferenças químicas entre as águas são por vezes evidenciadas por suas reações, tais como a performance comparativa de dureza durante a lavagem de roupas. Agentes biológicos são muito importantes quando relacionados à saúde pública e podem também ser significantes na alteração das características físicas e químicas da água. Fatores radiológicos normalmente são considerados somente em áreas em que existem possibilidades do contato da água com substâncias radioativas.
Durante o desenvolvimento de sistemas de abastecimento de água, todos os fatores que podem afetar adversamente o manancial em questão, para o uso especificado, devem ser cuidadosamente avaliados.
Parâmetros Físicos de Caracterização das Águas
Os parâmetros para caracterização física das águas são de pequena importância sanitária, pois estão relacionadas a fatores organolépticos.
Tubidez
As partículas coloidais exibem o efeito Tyndal, que é a propriedade de reflexão da luz, quando esta passa através de um líquido contendo partículas. O nível de reflexão nas partículas coloidais a um ângulo de 90º a partir da fonte de luz é uma forma de medida da turbidez. Na realidade, turbidez é uma medida relativa realizada com um aparelho denominado nefelômetro, e existem diversos padrões ao qual a amostra é comparada, por isso para os nossos propósitos, a unidade dessa medida será UT (unidades de turbidez) ou UNT (unidade nefelométrica de turbidez). Assim quando a turbidez de uma água for elevada, significa que a concentração de partículas coloidais é grande.
Cor
A cor é medida como sendo a capacidade de uma solução em absorver luz. Embora seja muito relacionada à presença de substâncias dissolvidas, constitui na realidade uma medida da combinação de material coloidal e dissolvido. A separação das duas categorias de cor é muito difícil. Normalmente a cor das águas está associada à presença de ferro ou de compostos orgânicos complexos resultantes da decomposição damatéria orgânica presente na natureza. A fonte mais comum de cor resulta da degradação de húmus do solo, produzindo ácidos húmicos. Um exemplo clássico é o Rio Negro. Os ácidos húmicos apresentam peso molecular elevado, sendo que os mais leves estão na forma dissolvida e os mais pesados na forma coloidal. Do ponto de vista prático, contudo, a cor medida com a presença significativa de partículas coloidais é denomida cor aparente. A mesma amostra, submetida à centrifugação, apresentará neste caso a denominada cor verdadeira.
Sabor e Odor
Sabor e odor são considerados em conjunto, pois geralmente a sensação de sabor origina-se do odor. São de difícil avaliação, por serem sensações subjetivas, causadas por impurezas dissolvidas, freqüentemente de natureza orgânica como fenóis e clorofenóis, gases dissolvidos, ou sais inorgânicos. Essas substâncias podem ser de origem doméstica, agricultural ou natural. O conhecimento das características químicas da água é importante para determinar o tipo de tratamento, objetivando sua qualificação para consumo.
Temperatura
A temperatura da água tem importância por sua influência sobre outras propriedades, ou seja, acelera reações químicas, reduz a solubilidade dos gases, acentua a sensação de sabor e odor, etc.. 
Parâmetros Químicos de Caracterização das Águas
As análises químicas da água determinam de modo mais preciso e explícito as características da água e assim são mais vantajosas para se apreciar as propriedades de uma amostra.
As análises químicas em sistemas de abastecimento de água, incluem basicamente a determinação de dureza, alcalinidade, pH, e a presença de sulfatos e cloretos. Em determinadas regiões são efetuadas análises de determinados compostos e radicais, ferro, manganês, fluoretos entre outros.
pH
O termo pH é empregado universalmente para expressar a intensidade de uma condição ácida ou alcalina de uma solução. Mede a concentração de íon hidrogênio ou sua atividade, importante em cada fase do tratamento, sendo referido freqüentemente na coagulação, floculação, desinfecção e no controle de corrosão.
Nos sistemas de abastecimento de água o pH geralmente está compreendido entre 6,5 e 9,5. De um modo geral, águas de pH baixo tendem a ser corrosivas ou agressivas a certos metais, paredes de concreto e superfícies de cimento amianto, enquanto que águas com valor elevado de pH tendem a formar incrustações.
Alcalinidade
A alcalinidade é uma medida importante para medida da concentração de tipos de ácidos e bases presentes na água. A alcalinidade é definida como a soma de todas as bases tituláveis necessárias para reduzir o pH para 4,5. A contribuição para elevação da alcalinidade é devida à presença de bicarbonatos, carbonatos ou hidróxidos.
Em função do pH, podem estar presentes na água diferentes tipos de alcalinidade, como mostra a Tabela 3‑2.
A alcalinidade é uma determinação das mais importantes no controle da água, estando relacionada com a coagulação, redução de dureza e prevenção de corrosão nas canalizações de ferro fundido da rede de distribuição.
Tabela 3‑2: Tipos de alcalinidade presentes na água em função do pH.
	pH
	Tipos de Alcalinidade Presentes
	11,0 a 9,4
	Hidróxidos e carbonatos (OH- e CO32-)
	9,4 a 8,3
	Carbonatos e bicarbonatos (CO32- e HCO3-)
	8,3 a 4,6
	Somente bicarbonatos (HCO3-)
Dureza
A dureza é uma característica conferida à água pela presença de alguns íons metálicos, principalmente os de cálcio e magnésio, e menor grau os íons ferrosos e do estrôncio. A dureza é reconhecida pela propriedade de impedir a formação de espuma no uso de saponáceos. Além disso produz incrustações nos sistemas de água quente.
A dureza é expressa em termos de CaCO3, e pode ser classificada de duas maneiras: pelos íons metálicos e pelos ânions associados com os íons metálicos. No primeiro caso, distingue-se a dureza do cálcio e a do magnésio. No segundo, a dureza é classificada em dureza de carbonatos e dureza de não carbonatos.
As águas podem ser classificadas em termos do grau de dureza como mostrado na Tabela 3‑3.
Tabela 3‑3: Classificação de dureza das águas (RICHTER, et al, 1991).
	Dureza em termos de mg/l de CaCO3
	Classificação
	menor que 50
	Moles
	entre 50 e 150
	Moderada
	entre 150 e 300
	Duras
	superior a 300
	Muito duras
Do ponto de vista sanitário, não há objeções ao consumo de águas duras.
Cloretos
O teor de cloretos é indicador de poluição por esgotos domésticos nas águas naturais e é um auxiliar eficiente no estudo hidráulico de reatores como traçador. O limite máximo desejável em águas para o consumo humano não deve ultrapassar 200 mg/l. Concentrações de cloretos, mesmo superiores a 1.000 mg/l, não são por si, prejudiciais ao homem, a menos que este sofra de moléstias cardíacas ou renal. A restrição de sua concentração máxima está ligada, entretanto, ao gosto salino que confere à água, mesmo em teores da ordem de 100 mg/l.
Sulfatos
O íon sulfato quando presente na água, dependendo da concentração possui propriedades laxativas mais acentuadas que outros sais, e além disso, quando associado à íons de cálcio e magnésio, promove dureza permanente e pode ser um indicador de poluição de uma das fases da decomposição da matéria orgânica, no ciclo do enxofre. Numerosas águas residuárias industriais, como as provenientes de curtumes, fábricas de papel e tecelagem, lançam sulfatos nos cursos d’água.
Fluoretos
Em determinadas regiões, os mananciais contém fluoreto de origem natural. Dentro de certos limites de concentração, o flúor é benéfico à saúde, relacionando-se diretamente com a redução da incidência de cáries nos dentes. A concentração ótima, se considerados controles de dosagem, depende da quantidade de água consumida pela população, situando-se na faixa de 0,7 a 1,2 mg/l.
Concentrações de fluoretos na água de abastecimento, que excedem os valores ótimos podem, por outro lado, provocar fluorose, que ao invés de fortalecer os dentes e ossos, têm efeito inverso sobre os mesmos.
Nitritos e Nitratos
O nitrogênio é um elemento importante no ciclo biológico, fazendo parte da composição de tecidos celulares. Durante a degradação da matéria orgânica o nitrogênio orgânico é convertido em nitrogênio amoniacal e posteriormente em nitrito e finalmente nitrato. Portanto, uma certa quantidade de nitrogênio dependendo de sua forma, é um indicativo de poluição recente ou remota. Independentemente da origem, que também pode ser mineral, os nitratos, notadamente em concentrações acima de 50 mg/l, provocam em crianças a cianose ou metemoglobinemia.
Toxicidade
A água para abastecimento pode conter substâncias tóxicas em solução. Contudo a presença desses elementos e seus efeitos estão relacionadas à sua concentração no meio aquoso. Quando nos referimos à substâncias tóxicas, encontra-se implícito que estas, em concentrações relativamente pequenas, por si, são prejudiciais de alguma forma ao ser humano. Dentre as substâncias inorgânicas mais significativas, cuja toxicidade é considerada elevada, podem ser citadas: arsênico, bário, cádmio, cromo, cianetos, chumbo, mercúrio, selênio e prata. Dentre as substâncias orgânicas, destacam-se os pesticidas.
Os pesticidas são, de um modo geral, substâncias orgânicas sintéticas. De acordo com sua atividade biológica, podem ser classificados em inseticidas, algicidas, fungicidas ou herbicidas. Devido ao uso agrícola indiscriminado, há sempre riscos de contaminação de fontes de água. O uso de herbicidas orgânicos degradáveis minimiza os problemas com o abastecimento de água, porém em mananciais adjacentes a áreas agrícolas é importante que se faça o monitoramento da bacia.
Parâmetros Biológicos de Caracterização das Águas
Entre as impurezas das águas, incluem-se os organismos presentes que, conforme sua natureza, têm grande significado para os sistemas de abastecimento de água. Alguns desses organismos, como certas bactérias, víruse protozoários, são patogênicos, podendo provocar doenças e ser a causa de epidemias. Outros organismos, como algumas algas, são responsáveis pela ocorrência de sabor e odor desagradáveis, ou por distúrbios em filtros e outras partes do sistema de abastecimento.
As características biológicas das águas são determinadas através de exames bacteriológicos e hidrobiológicos
Exames Bacteriológicos
Água para fins de alimentação deve ser mantida livre de organismos patogênicos, que incluem bactérias, protozoários, vírus e vermes. Muitos dos organismos, que causam doença nos seres humanos, têm origem a partir das fezes de indivíduos infectados.
Infelizmente, organismos causadores de doenças, presentes na água, não são facilmente identificados, dificultados pela presença pouco significativa de indivíduos infectados em uma comunidade. As técnicas para esse tipo de exame são complexas e consomem um tempo considerável. Assim, tornou-se necessário o desenvolvimento de testes que indicassem o grau de contaminação em termos de uma quantificação facilmente determinável.
Um exame interessante do ponto de vista sanitário, é a determinação do número mais provável de coliformes (NMP), existente em 100 ml de amostra de água. Os coliformes são bactérias que normalmente habitam os intestinos dos animais superiores. Sua presença indica a possibilidade de contaminação da água por esgotos domésticos. Contudo, nem toda água que contenha coliformes é contaminada e, como tal, podem veicular doenças de transmissão hídrica.
Outro exame de menor importância sanitária consiste em verificar a presença principalmente de bactérias na água, é através da contagem de colônias que se desenvolvem em um meio de cultura apropriado. Admitindo-se que cada colônia desenvolveu-se a partir de uma célula bacteriana, conclui-se pela número de bactérias existentes na amostra. Diferentes tipos de colônias podem por vezes auxiliar na identificação de determinados gêneros de bactérias. Contudo, na prática, este exame permite realizar apenas uma contagem geral do número de bactérias, que na realidade é de menor interesse do ponto de vista sanitário.
Exames Hidrobiológicos
O exame hidrobiológico, feito através de técnicas apropriadas utilizando o microscópio, inclui a identificação das espécies de organismos presentes e também uma estimativa do seu número, quantidades e as espécies prevalecentes de matéria amorfa, que consistem de silte, matéria orgânica, etc. Esses exames, quando feitos regularmente, dão a necessária informação quanto as medidas de controle para prevenir o desenvolvimento de organismos que causam sabor e odor desagradáveis, obstruem filtros e canalizações e ocasionam outras dificuldades na operação das estações de tratamento de água. Tais exames, constituem portanto, de um elemento auxiliar na interpretação de outras análises, principalmente na parte referente à poluição das águas. 
Certas formas de vegetação e microrganismos presentes em águas de mananciais, podem ter seu crescimento estimulado ou retardado por fatores físicos, químicos ou biológicos. Por exemplo, o crescimento de algas é estimulado pela presença de luz, dióxido de carbono e outros nutrientes, resultantes da decomposição de matéria orgânica. Exames hidrobiológicos permitem o traçado de estratégias para controle desses e de outros tipos de organismos, quando indesejáveis.
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PRINCIPAIS PROCESSOS DE TRATAMENTO
Chama-se clarificação ou purificação, ao processo de tratamento de água após sua captação, de modo a melhorar sua qualidade, tornando-a potável, isto é, apropriada ao consumo humano.
A água definida como potável, pode ser consumida em qualquer quantidade desejável sem que provoque efeitos adversos à saúde. O termo potável, não necessariamente implica que a água tenha bom paladar. Uma água que apresente-se boa ao paladar e à visão não é necessariamente segura, contudo contribui para satisfazer propriedades chamadas organolépticas. Assim, uma água à ser aceita pela a população deve apresentar-se além de potável, palatável.
Durante a purificação, a água passa por diferentes etapas, dependendo de suas características e dos valores dos índices de potabilidade. Em alguns casos determinados processos podem ser omitidos simplificando consideravelmente a operação e reduzindo os custos de implantação e operação. Os principais processos envolvidos no tratamento e sucintamente suas finalidades, são apresentadas na Tabela 4‑4.
Tabela 4‑4: Principais processos envolvidos no tratamento de águas e respectivas finalidades.
	Processo
	Finalidade
	Aeração
	É realizada em algumas instalações quando a água contiver gases indesejáveis em dissolução e também para remoção de ferro e manganês em solução.
	Mistura rápida
	Provoca uma rápida dispersão de produtos químicos e seu contato com substâncias dissolvidas ou em suspensão.
	Coagulação e floculação
	Após a adição de produtos químicos específicos ocorre a formação de flocos que se aglutinam tornando-se maiores e mais densos. 
	Sedimentação
	Possibilitam o tempo suficiente para que os flocos formados sejam decantados.
	Filtração
	Remove sólidos em suspensão que não foram retidos no processo de sedimentação.
	Desinfecção
	Destrói microrganismos através de oxidantes fortes ou por processo físicos como luz ultravioleta.
	Correção de pH
	Reduzir a agressividade das águas e controlar a formação de encrustrações nas instalações e tubulações.
AERAÇÃO
Objetivos da Aeração
Águas naturais normalmente apresentam gases dissolvidos, predominando os constituintes do ar atmosférico. Contudo outros tipos de gases, por diversos motivos, podem estar presentes na água.
As águas com teores elevados de gás carbônico apresentam características de agressividade e as que contém gás sulfídrico, ainda que em pequenas quantidades, são consideradas prejudiciais.
A aeração consiste no processo pelo qual um fase gasosa, normalmente o ar atmosférico, e água são colocados em contato estreito com finalidade de transferir substâncias voláteis da água para o ar e substâncias solúveis do ar para água.
Normalmente a aeração é realizada como o objetivo de se remover gases, tais como:
gás carbônico;
ácido sulfídrico;
substâncias aromáticas voláteis, causadora de odor e sabor; e
excesso de cloro e metano.
Também emprega-se a aeração com o objetivo de se introduzir gases, principalmente o oxigênio com a finalidade de oxidar compostos ferrosos ou manganosos.
Aplicabilidade
A aeração somente se justifica nos casos em que as águas a tratar apresentam carência ou excesso de gases e substâncias voláteis intercambiáveis. Geralmente o processo se aplica em águas que não estão em contato com o ar, como por exemplo:
águas subterrâneas
águas captadas em galerias de infiltração; e
águas provenientes de partes profundas de grandes represas.
Durante muitos anos a aeração foi processo tão valorizado pelos projetistas, que nas primeiras décadas deste século, os aeradores eram quase sempre parte integrante das estações de tratamento, qualquer que fosse a origem das águas.
Atualmente a aeração é prevista nos casos em que a água contém gás carbônico em excesso, ácido sulfídrico, ferro dissolvido facilmente oxidável, e substâncias voláteis aromáticas de origem vegetal acumulada em grandes represas. Portanto, ensaios de laboratório são de grande utilidade para avaliar os benefícios que a aeração pode oferecer.
Principais Tipos de Aeradores
Os aeradores podem ser dos mais variados tipos. Os mais comuns são: aeradores por gravidade; aeradores de repuxo e aeradores por borbulhamento. Basicamente os aeradores devem proporcionar grande superfície de contato da água com o ar dentro de um período de tempo compatível.
Aeradores Tipo Cascata
São geralmente utilizados para remoção de gás carbônico e substâncias voláteis em instalações pequenas de vazões muito elevadas. Compreendem três ou quatro plataformas superpostas e comdimensões crescentes de cima para baixo, separadas de 0,25 a 0,50 m.
Considerando-se área da maior plataforma, esses aeradores são dimensionados na base de 800 a 1000 m3 de água por m2 de superfície por dia e possibilitam uma remoção entre 20 e 45% de gás carbônico.
Um exemplo de aerador tipo cascata com os respectivos parâmetros dimensionais em função da capacidade, é apresentado na Figura 5‑4.
Figura 5‑4: Exemplo de aerador de cascata e parâmetros dimensionais (Richter e Azevedo Netto, 1991)
Aeradores de Tabuleiros
São indicados para adição de oxigênio e oxidação de compostos ferrosos ou manganosos. Estes aeradores são construidos com três a nove tabuleiros, iguais e superpostos, distanciados (na vertical) de 0,30 a 0,75 m através dos quais a água percola. O primeiro tabuleiro serve apenas para distribuir uniformemente a água, sendo executado com perfurações. Os demais tabuleiros são constituidos com uma treliça, sobre a qual é disposta uma camada de pedras, ou seja, ou outro material granular, como mostra a Figura 5‑5.
Figura 5‑5: Aerador de tabuleiro
Os aeradores de tabuleiro são dimensionados na base de 540 a 1630 m3 de água por m2 de superfície por dia.
Em função da boa aeração obtida, esse tipo de aerador consegue também uma eficiente remoção de gás carbônico, com índices de até 90%.
Aeradores de Repuxo
Um aerador de repuxo compreende tubulações sobre um tanque de coleta de água dotadas de uma série de bocais de aspersão. A água, distribuida uniformemente pelos bocais, sai através dos mesmos com uma velocidade alta em função da pressão existente na tubulação. No caso de um jato veritical a água deixa o bocal, eleva-se até uma altura certa altura antes de cair.
Aeradores por Borbulhamento
Consistem geralmente de tanques retangulares, nos quais se instalam tubos perfurados, placas ou tubos porosos difusores, que servem para distribuir ar em forma de pequenas bolhas. Essas bolhas tendem a flutuar e escapar pela superfície da água. Entretanto, para se expandir o tempo de contato, faz-se com que água avance em fluxo espiral ao longo do tanque. Isto é conseguido, colocando-se difusores junto a uma das paredes do tanque.
A relação largura/profundidade deve manter-se inferior a 2. Geralmente a profundidade varia entre 2,75 e 4,50 m. O comprimento é calculado levando-se em conta o tempo de permanência que varia entre 10 e 30 minutos. A quantidade de ar requerida para a operação varia entre 75 e 1120 l/m3 de água tratada.
Remoção de Ferro e Manganês
O caminho seguido pelas águas na natureza condiciona as impurezas que estas adquirem. No Brasil são comuns as águas com algum teor de ferro, particularmente aquelas captadas em terrenos antigos e aluviões. As vezes, além de compostos de ferro, ocorrem impurezas de manganês. Teores elevados de ferro estão associados a:
águas superficiais com matéria orgânica, nas quais o ferro se apresenta ligado ou combinado com a matéria orgânica e frequentemente, em estado coloidal;
águas subterrâneas (poços, fontes e galerias de infiltração) ácidas (pH baixo, ricas em gás carbônico e sem oxigênio dissolvido, sob a forma de bicarbonato ferroso dissolvido); e
águas poluidas por certos resíduos industriais ou algumas atividades de mineração.
Teores muito elevados de ferro nas águas apresentam vários incovinientes, tais como:
mancham tecidos, roupas, utensílios, aparelhos sanitários, etc.;
causam sabor desagradável;
prejudicam a preparação de café e chá;
interferem nos processos industriais (fabricação de papel, tecidos, tinturarias e cervejarias, etc.);
podem causar depósitos e incrustações; e
podem possibilitar o desenvolvimento de bactérias ferruginosas nocivas (crenotrix).
Entre os vários processos para remoção de ferro incluem-se a aeração seguida de contato ou filtração e a aeração seguida de coagulação, decantação e filtração. A escolha do processo dependerá da forma como o ferro se apresenta. Quando o ferro apresenta-se na forma de bicarbonato ferroso, o primeiro método é mais indicado. No caso deste apresentar-se junto à matéria orgânica, as águas em geral, não devem dispensar o tratamento químico (coagulação) seguido de filtração.
Comparativamente ao ferro, o manganês apresenta-se com freqüência muito menor, porém sua presença quase sempre ocorre juntamente com o primeiro. Os processos gerais de remoção são semelhantes para ambos, com maior dificuldade para o manganês, exigindo maiores investigações.
Na Figura 5‑6 apresenta-se uma instalação considerada típica para a remoção de ferro, principalmente aqueles originados de mananciais subterrâneos. Outras instalações com destaque para o sistema de filtração é apresentado na Figura 5‑7.
Figura 5‑6: Instalação típica para remoção de ferro (Richter e Azevedo Netto, 1991).
Figura 5‑7 Instalação para remoção de ferro com destaque para os filtros (Richter e Azevedo Netto, 1991).
�
MISTURA RÁPIDA
Importância da Mistura Rápida
Como apresentado anteriormente, a coagulação e a floculação compõem um dos processos envolvidos no tratamento de água, que é o de aglomeração de partículas.
Coagulação pode ser definida como um processo através do qual os coagulantes são adicionados à água, reduzindo as forças que tendem a manter separadas as partículas em suspensão.
Floculação constitui-se no processo de aglutinação das partículas por efeito de transporte de fluido, de modo a formar partículas de maior tamanho que possam sedimentar por gravidade.
Como a coagulação depende da presença de um produto químico, o coagulante, a mistura rápida promove a dispersão do mesmo na água. Essa dispersão deve ser rápida e a mais homogênea possível, uma vez que pequenas quantidades de coagulante são adicionadas em um volume muito grande de água.
A eficiência da coagulação e, portanto, das fases subsequentes do tratamento, está relacionada com a formação dos primeiros complexos de cátions metálicos hidrolizados do coagulante adicionado, cuja composição depende das condições da água no momento e no ponto em que entram em contato. Essa reação de hidrólise é muito rápida e, para haver a desestabilização dos colóides (redução da força de repulsão entre os mesmos), é indispensável a dispersão de alguns gramas de coagulante sobre toda a massa de água em um tempo muito curto, o que significa a necessidade grande turbulência.
A mistura rápida embora diretamente relacionada com a coagulação, também tem sua importância com qualquer reagente que for necessário se adicionado previamente ao sistema de tratamento.
Gradiente de Velocidade
O agente físico para a realização, tanto da mistura rápida, como da floculação é a agitação mais ou menos intensa da água, através da operação de mistura.
O conceito de gradiente de velocidade, aplicado particularmente as operações unitárias de mistura rápida e floculação, teve origem nas primeira teorias sobre a conjunção de partículas devidas a Smolluchowski, 1917 (segundo Richter e Azevedo Netto, 1991). O gradiente de velocidade dv/dy (aqui representado por G), visto na mecânica dos fluidos basicamente através da equação de Newton da viscosidade, permitia a determinação da tensão de cisalhamento entre camadas de fluidos. Mais localizadamente, o gradiente de velocidade corresponde à diferença de velocidade entre partículas em escoamento, e essa diferença e portanto o atrito, dissipa energia e potência.
Apesar do conhecimento de todos os parâmetros que influenciam na mistura rápida não há definição precisa sobre o grau de agitação e o tempo de mistura necessário para proporcionar a melhor condição de dispersão dos coagulantes.
Camp e Stein, citados freqüentemente nas conceituações sobre dissipação de energia e gradiente de velocidade, definem um gradiente de velocidade médio, para um fluido newtoniano, como:
�	
em que
G: gradiente de velocidade (s-1);
P: potência dissipada (N.m/s);
(: viscosidade absoluta da água (N.s/m2); e
V: volume (m3)A potência dissipada pode ser calculada em função da perda de carga em dispositivos de mistura hidráulica, seja em condições de fluxo laminar ou turbulento. Em equipamentos de mistura mecânica tipo turbinas, a análise dimensional demonstra que existe uma relação entre os adimensionais:
� denominado número de potência;
� conhecido como número de Reynolds; e
� conhecido como número de Froude.
em que
(: massa específica (kg/m3)
(: velocidade angular do rotor (s-1);
(: viscosidade cinemática (m2/s);
L: uma dimensão característica do agitador (m); e
g: aceleração da gravidade (m/s2).
A relação entre o número de potência, o número de Reynolds e o número de Froude, depende das características geométricas do impulsor e da câmara de mistura e das características do fluxo. Cada tipo de agitador pode ser ensaiado, sendo possível a determinação da função característica do equipamento.
Apesar do conhecimento de todos os parâmetros que influenciam na mistura rápida não há definição precisa sobre o grau de agitação e o tempo de mistura necessário para proporcionar a melhor condição de dispersão dos coagulantes.
Tipos de Unidades de Mistura Rápida
Mistura Rápida Hidráulica
As primeiras estações de tratamento de água não dispunham de dispositivos especiais para a mistura rápida do coagulante à água. Historicamente, os primeiros dispositivos a serem empregados para a mistura rápida foram hidráulicos, isto é utilizavam a energia hidráulica para a dispersão do coagulante. O ressalto hidráulico é um fenômeno que ocorre quando a corrente líquida passa do regime rápido (torrencial) para o tranquilo (fluvial). Empregando o conceito básico de energia específica, é possível concluir sobre as condições necessárias para que ocorra o ressalto hidráulico, como mostrado na Figura 6‑8.
Figura 6‑8: Ressalto hidráulico em canais.
	
em que,
� é o número de Froude e v1 é a velocidade na seção 1.
Os ressaltos podem ocorrer em canais horizontais ou de fundo inclinado. São freqüentemente utilizados para mistura rápida ressaltos produzidos em canais retangulares por mudança brusca de declividade ou de largura, como nas calhas Parshall ou como nas quedas de água de verterdores.
A energia hidráulica dissipada (hp), devida ao gradiente de velocidade, que promove a mistura rápida, pode ser calculada pela fórmula de Bélanger:
�	
e o gradiente de velocidade é calculado pela expressão:
�	
sendo que T, o tempo de mistura pode ser determinado por:
�	
em que v2 é a velocidade na seção 2 e L é a extensão do ressalto, pode ser estimada pela fórmula de Smetana, para números de Froude entre 4,5 e 16:
�	
em que
h1 e h2: lâmina líquida antes e depois do ressalto na seção indicada; e
v1 e v2: velocidades antes e depois do ressalto na seção indicada.
Canais Retangulares
Uma mudança de declividade em um canal retangular é o meio mais simples para se produzir um ressalto com a finalidade de mistura rápida. Para as condições apresentadas na Figura 6‑9, a carga hidráulica disponível na seção 1, imediatamente antes do ressalto, desprezando-se a perda de carga, é dada por:
�	
a altura da água antes do ressalto é dada por:
�	
Figura 6‑9: Corte esquemático mostrando o ressalto formado em canal retangular com mudança de declividade.
Substituindo a Eq. 3.21 em 3.20, obtém-se:
�	
Calculados h1 e v1, os demais elementos são determinados aplicando-se a relações anteriormente vistas.
Calhas Parshall
Um dispositivo dos mais utilizados em estações de tratamento de água é a Calha Parshall, cuja vantagem é a dupla finalidade de medir a medir a vazão afluente e realizar a mistura rápida, que é promovida pela formação do ressalto hidráulico que ocorre na descarga. A diferença fundamental com o sistema anterior é mudança na largura da seção transversal.
A energia hidráulica disponível é calculada na seção de medição (0), conforme mostrado na Figura 6‑10.
Figura 6‑10: Calha Parshall, com respectivas dimensões e seções de referência.
�	Eq. 6-A
Para serem empregadas como medidores de vazão, as Calhas Parshall devem ser construidas de acordo com dimensões padronizadas, como mostra a Tabela 6‑5.
Tabela 6‑5: Dimensões padronizadas da calha Parshall (cm)
A relação entre a leitura H0 na seção de medição e a vazão, é dada por:
�	Eq.6-B
Os valores k e n são determinados a partir da Tabela 6‑6.
Tabela 6‑6: Valores de k e n para equação da Calha Parshall.
	W
	
	
	pol
	m
	k
	n
	3
	0,075
	3,074
	0,646
	6
	0,15
	1,842
	0,636
	9
	0,229
	1,486
	0,633
	1
	0,305
	1,276
	0,657
	1,5
	0,460
	0,966
	0,650
	2
	0,610
	0,795
	0,645
	3
	0,915
	0,608
	0,639
	4
	1,220
	0,505
	0,634
	5
	1,525
	0,436
	0,630
	6
	1,830
	0,389
	0,627
	8
	2,440
	0,324
	0,623
Tabela 6‑7 - Limites de aplicação para Calhas Parshall como medidores de vazão
Mistura Rápida Mecânica
A mistura rápida mecanizada é mais eficiente quando efetuada por agitadores tipo tubina. Este agitador produz agitação através do movimento rotativo das paletas impulsoras. Dois tipos podem ser identificados: turbinas de fluxo axial (paletas a 45°) e turbinas de fluxo radial (paletas planas paralelas). Os tipos mais comuns podem ser observados na Figura 6‑11.
Figura 6‑11: Tipos de turbinas para mistura rápida mecanizada.
A potência aplicada à água pelas turbinas depende do volume e forma da câmara de mistura, da velocidade de rotação e da geometria do impulsor. Essas variáveis estão interrelacionadas de modo que o projeto da câmara de mistura é dependente do tipo de turbina e vice-versa.
Para uma turbina tipo radial, a geometria do sistema é definido pelas relações que seguem, baseadas na Figura 6‑13.
Figura 6‑13: Relações geométricas para a câmara de mistura rápida com turbina radial.
Relações geométricas usuais:
2,7 ( DT/D ( 3,3
2,7 ( T/D ( 3,9
0,75 ( h/D ( 1,3
B/D = 1/4
W/D = 1/5
L/DT = 1/10
A potência calculada a partir da expressão do gradiente de velocidade (G) corresponde à aquela transmitida ao líquido, portanto na determinação da potência do motor elétrico deve ser considerado ainda o rendimento do motoredutor.
�
COAGULAÇÃO E FLOCULAÇÃO
Quando os filtros de areia foram aplicados por volta de 1885, mostrou-se imediatamente que este sistema somente não seria suficiente para produzir uma água cristalina. Estudos mostraram que uma filtração direta é bastante ineficiente para remover bactérias, virus e cor.
O objetivo da coagulação, seguida da floculação é a transformação de pequenas partículas coloidais em flocos grandes e sedimentáveis. Esses flocos são então condicionados para serem removidos por um processo subsequente que é a sedimentação.
Fundamentos Teóricos
Tecnicamente a coagulação é aplicável à partículas coloidais, contudo o termo tem sido empregado na remoção, inclusive, de íons dissolvidos através de precipitação.
Antes de se discutir sobre a remoção de colóides, é necessário conhecer como os colóides apresentam-se em suspensão na solução e não são removidos diretamente pela sedimentação ou filtração.
Estabilidade dos Colóides
As partículas coloidais, em função do tamanho reduzido não sedimentam a não ser dentro de intervalos de tempo muito elevados, e são muito pequenos para serem retidos pela ação física dos filtros. Considera-se que essa forma de ocorrência dos colóides é dita como estável. A maioria dos colóides permanecem estáveis pois estes apresentam carga negativa, que provoca a repulsão recíproca.
Por natureza, os coloides apresentam um movimento aleatório contínuo denominado Movimento Browniano. A carga que envolve os colóides é medida através da inserção de dois eletrodos de corrente contínua na dispersão coloidal. As partículas movem-se então para polo de carga oposta a uma taxa proporcional à diferença de potencial.
Desestabilizaçãode Colóides
Uma vez que sua estabilidade está relacionada a carga superficial, para que se promova sua desestabilização é necessário que se efetue a neutralização desta. Essa neutralização pode ser efetuada pela adição de um íon de carga oposta ao do colóide. Uma vez que a grande maioria dos colóides apresentam carga negativa, a adição, por exemplo, de íons Na+, poderiam reduzir essa carga.
A neutralização dessa carga será mais eficiente se ao invés da adição de íons monovalentes, fossem adicionados íons de maior valência (bivalentes ou trivalentes). Alguns estudos mostraram que íons trivalentes podem reduzir a carga dos colóides, com eficiência entre 30 e 50 vezes maior que dos íons bivalentes e até 2.500 vezes maior que dos íons monovalentes (eficiência medida como concentração molar de íons necessária para neutralização da carga). Este fato é de grande importância uma vez que a adição de íons não naturais em grandes quantidades poderia afetar a qualidade final da água.
A Coagulação
Portanto, o propósito da coagulação é alterar os colólides de tal forma que estes possam se aderir a outros. Durante a coagulação, íons positivos são adicionados à água para reduzir a sua carga superficial a tal ponto que os colóides não tenham capacidade de se repelirem. O coagulante é, pois, uma substância química que é adicionada à água para promover a coagulação. Com base no exposto, é possível estabelecer três propriedades chaves para um coagulante:
ser cátion trivalente;
não apresentar toxicidade; e
ser insolúvel em pH próximo a 7,0.
Esta última propriedade tem sua importância pois o coagulante, quando cumpre sua finalidade, não deve permanecer em solução. Os coagulantes empregados no processo, na realidade quando precipitam auxiliam significativamente na remoção dos colóides.
Os coagulantes mais empregados são os de alumínio (Al3+) e os de ferro (Fe3+), que atendem à três propriedes descritas.
Alumínio (Sulfato de Alumínio)
O alumínio pode ser encontrado comercialmente como sulfato de alumínio, na forma hidratada [Al2(SO4)3.14H2O] ou desidratada. O sulfato de alumínio comercial apresenta um peso molecular de 594. O sulfato de alumínio hidratado é comercializado com aproximadamente 48,8% de sulfato de alumínio e 51,2% de água. O alumínio desidratado apresenta normalmente um custo 50% mais elevado, e além disso apresenta problemas com relação a sua cristalização durante seu armazenamento.
Quando o sulfato de alumínio é adicionado à água contendo alcalinidade, ocorre a seguinte reação:
�
Portanto, para cada mol de sulfato de alumínio adicionado, são necessários 6 moles de alcalinidade e produz 6 moles de dióxido de carbono. Isso mostra que deve haver um decréscimo do pH. Contudo, se houver alcalinidade suficiente e o CO2 gasoso prevalecer, o pH pode não se reduzir drasticamente, não constituindo um problema operacional mais sério. Se não houver alcalinidade na água ocorre a produção de ácido sulfúrico e o pH, possivelmente reduz-se drasticamente.
O valor do pH e a dosagem são os dois fatores considerados de relevância na adição do coagulante. Os valores ótimos de dosagem e de pH, podem ser determinados em testes de laboratório.
Um dos importantes aspectos da coagulação é que o íon alumínio não está presente efetivamente como Al3+ e que o produto final é mais complexo que o Al(OH)3. Quando do sulfato de alumínio é adicionado à água, este dissocia-se imediatamente, resultando em uma versão de íon alumínio envolvido por seis moléculas de água. O íon alumínio imediatamente inicia uma reação com a água, formando grandes complexos de Al.OH.H2O. Alguns autores sugerem que tais complexos na forma [Al8(OH)20.28H2O]4+, constituem o produto que realmente promove a coagulação. Independentemente da forma real do complexo que é produzido, este constitui-se como um grande precipitado que remove muitos dos colóides, pelo seu envolvimento durante sua sedimentação. Esses precipitados são denominados de flocos.
Um dos métodos mais comuns para avaliação da eficiência da coagulação ou na determinação das dosagens de produtos químicos (alcalinizantes ou coagulantes), é o Jar Test, como mostrado na Figura 7‑14. Normalmente são empregados seis recipientes (Beackers de vidro), contendo a amostra de água, que é agitada igualmente por misturadores. O teste é conduzido freqüentemente, iniciando-se pela mesma dosagem de sulfato de alumínio e variando o pH para cada recipiente. Posteriormente o teste é repetido, fixando-se o pH e alterando-se a dosagem de sulfato de alumínio. Essa série pode ser repetida diversas vezes até a obtenção das dosagens ótimas (curvas como da Figura 7‑15). As dosagens ótimas correspondem à aquelas que produzem o melhor sobrenadante com os flocos mais densos e com o mínimo de consumo de produtos químicos, principalmente de sulfato de alumínio.
Ferro (Sulfato Ferroso e Cloreto Férrico)
O ferro pode ser encontrado como sal de sulfato [Fe2(SO4)3] ou como sal de Cloreto [FeCl3.xH2O], disponíveis nas mais diversas formas líquidas ou como sais. As propriedades do sulfato ferroso ou cloreto férrico com relação à formação de grandes complexos, dosagem e pH são similares ao do sulfato de alumínio. Um exemplo de reação com o cloreto férrico em presença de alcalinidade é apresentado na sequência.
�
Na ausência de alcalinidade ocorrerá a formação de ácido clorídrico, que baixa o pH.
Figura 7‑14: “Jar Test” para ensaio de coagulação/floculação.
Figura 7‑15: Curvas de dosagem do Jar Test
Auxiliares de Coagulação
Os quatro tipos básicos de auxiliares de coagulação são: corretores de pH, sílica ativada, argila e polímeros. Ácidos e álcalis são empregados no ajuste do pH para a coagulação ótima, sendo comum o emprego de ácido sulfúrico, hidróxido de cálcio (cal) ou carbonato de sódio.
A sílica ativada quando adicionada na água produz uma solução estável apresentando uma carga superficial negativa, que pode se unir aos íons de alumínio ou respectivos complexos, resultando em flocos grandes e densos, que sedimentam com maior rapidez. Sua aplicação é indicada para a remoção de águas com cor elevada ou em águas cuja turbidez é baixa. Contudo seu uso é evitado em função da necessidade de equipamentos apropriados e de cuidados operacionais mais intensos. A adição de argila tem a mesma função da sílica.
Polímeros tem sido empregados com bastante freqüência. Se apresentam carga negativa, os polímeros são denominados aniônicos, se positiva, catiônicos, se ambas, poliamfótipos, ou sem carga, não iônicos. Os polímeros, quando de origem industrial, são denominados de polieletrólitos. A característica fundamental desses polímeros é a constituição de grandes cadeias de carbono com elevado peso molecular, apresentando extremidades ativadas (carregadas). Essas extremidades ativadas aderem-se aos flocos existentes, produzindo outros maiores que sedimentam mais rapidamente. O tipo e dosagem deve ser determinado para cada tipo de água, considerando-se inclusive os aspectos sazonais.
Floculação
Enquanto a mistura rápida é o fator físico mais importante que afeta a eficiência do coagulante, a floculação é o fator mais importante que afeta a eficiência na remoção das partículas. O objetivo da floculação é promover o contato entre partículas através de sua colisão, mantendo-as unidas e atuar no crescimento dos flocos até um tamanho adequado para a sedimentação. Uma mistura muito intensa pode destruir os flocos previamente formados, assim como a falta de mistura, não permite frequências de colisões adequadas. Portanto o gradiente de velocidade para esses casos deve ser controlado dentro de uma faixa relativamente estreita. 
A floculação pode ser executada através de floculadores mecânicos tipo turbina ou com paletas ou então floculadores hidráulicos, através do escoamento em câmaras com defletores (chicanas).
Floculadores Mecânicos
Os floculadores mecânicos mais empregados são os de movimento giratório com paletasparalelas ou perpendiculares ao eixo, como mostrados na Figura 7‑16. O eixo pode ser vertical ou horizontal, sendo mais comum o primeiro, por facilitar o acoplamento do conjunto motor-redutor.
Figura 7‑16: Floculador mecânico de eixo vertical tipo com paletas.
As formulações empregadas são:
�	
ou se as paletas são perpendiculares ao eixo:
�	
em que
CD: coeficiente de arrasto é função de l/b (Tabela 7‑8);
(: relação entre a velocidade da água e das paletas (0,25 é o adotado comumente);
(: velocidade de rotação das paletas (rps);
r, l e b: elementos geométricos do agitador;
V: volume da câmara de floculação;
N1, N2, ...: número de paletas nas respectivas posições.
Tabela 7‑8: Valores de CD em função de l/b para números de Reynolds acima de 1.000.
	CD
	1,16
	1,20
	1,5
	1,90
	l/b
	1,0
	5,0
	20
	(
Os parâmetros de verificação e dimensionamento são variáveis obtidas da prática. Assim, são apresentadas na tabela 7‑9 algumas recomendações para o projeto de floculadores mecânicos.
Tabela 7‑9: Recomendações práticas para o projeto de floculadores mecânicos.
	Parâmetros
	Recomendações
	Tempo de detenção
	30 a 40 min.
	Número de compartimentos em série
	Igual ou superior a 3
	Gradiente de velocidade
	75 a 10 s-1 (comumente 65 a 25 s-1 do 1º ao último compartimento)
	Área das paletas
	Menor que 20% da área do plano de rotação das paletas
	Velocidade na extremidades das paletas
	Menor que 1,20 m/s na 1ª câmara e menor que 0,60 m/s na última câmara
Floculadores Hidráulicos
Qualquer dispositivo que utilize a energia hidráulica dissipada em forma de perda de carga no fluxo de água através de um tanque, canal ou canalização, pode ser utilizado como floculador hidráulico.
O floculador hidráulico mais comum é o de chicanas, em que a perda de carga devido à mudança de direção, produz o gradiente de velocidade desejado.
A perda de carga nesses floculadores pode ser determinada pela expressão:
�
em que
n: número de canais formados pelas chicanas;
v1: velocidade da água nesses canais;
v2: velocidade da água nas passagens entre câmaras;
Devem ser seguidas ainda, algumas recomendações:
a velocidade da água ao longo das chicanas deverá estar entre 0,30 m/s, no início da floculação e 0,10 m/s no final;
o espaçamento mínimo entre chicanas fixas, deverá ser de 0,60 m, caso não seja previsto dispositivos ou formas práticas para remoção das chicanas;
a passagem livre existente entre a extremidade das chicanas e a parede ou o fundo do canal, deve ser 1,5 vezes o espaçamento entre as chicanas.
Para melhor compreensão das respectivas características é mostrado na Figura 7‑17 um floculador hidráulico de fluxo vertical.
 
Figura 7‑17: Floculador de chicanas com fluxo vertical
Como forma de facilitar o dimensionamento desses floculadores, Richter propôs as equações que seguem para determinação do número de canais entre chicanas:
fluxo horizontal:
�	
fluxo vertical
�	
em que
(: número de canais entre chicanas;
H: profundidade de água no canal (m);
L: comprimento do canal ou trecho considerado (m);
G: gradiente de velocidade (s-1);
Q: vazão (m3/s); 
t: tempo de floculação (min); e
a: largura do canal (m)
�
SEDIMENTAÇÃO
Princípios Fundamentais dos Decantadores
Partículas que se sedimentam com razoável facilidade, podem ser removidas em uma bacia de sedimentação, mais comumente denominadas decantadores ou clarificadores. Os decantadores são geralmente retangulares ou circulares com fluxo radial ou ascendente. Independentemente do tipo de fluxo, os decantadores podem ser identificados pela presença de quatro zonas: entrada, sedimentação, saída e armazenamento de lodo, esquematizadas na Figura 8‑18.
A zona de entrada tem o objetivo de distribuir o fluxo através da seção de entrada do decantador. Os dispositivos de entrada consistem normalmente de uma série de tubos de entrada e defletores. Por intermédio dos defletores, o fluxo desenvolverá um comportamento característico, tal que a velocidade se ajuste a um valor compatível com aquela prevista no dimensionamento. Quando isto ocorre, o fluxo atinge a zona de sedimentação. Portanto para que haja um aproveitamento efetivo maior do decantador, os dispositivos de entrada devem ser bem projetados. Quando a velocidade não é bem distribuída, ocorrem regiões de velocidade além daquelas previstas, permitindo o arraste das partículas ou flocos.
Figura 8‑18: Zonas de sedimentação: (a) fluxo horizontal, (b) fluxo ascendente.
A configuração e profundidade da zona de armazenamento de lodo dependem do método de remoção, de sua freqüência e da estimativa da quantidade de lodo gerada. Para a remoção dos flocos formados nos sistemas de tratamento de água, Hudson recomenda profundidades de armazenamento de 0,30 m nas proximidades da saída do decantador e de 2,00 m ou mais nas regiões próximas á entrada. O fundo dos decantadores retangular deve apresentar necessariamente um declive em direção à tubulação de drenagem. Sugere-se uma inclinação longitudinal de 5% e lateral, em direção ao dreno longitudinal, uma inclinação de 10%. A remoção do lodo pode ser feita manualmente ou mecanicamente, sendo que no primeiro caso são necessários a paralisação e o esgotamento do decantador.
A zona de saída é projetada para a remoção de água decantada, sem a presença de flocos. Basicamente o que define o carreamento de flocos é velocidade de escoamento no decantador. Na zona de decantação a velocidade é bem distribuída através da seção transversal, o que garante um velocidade bastante reduzida. Para a remoção de água do decantador de forma eficiente e rápida, é desejável direcioná-la diretamente para tubulações ou canais, cuja seção de entrada de água é bastante reduzida, provocando um incremento acentuado da velocidade, e deformações no perfil de velocidade, que podem promover o arraste de flocos. A distribuição dos dispositivos de saída é de fundamental importância na distribuição do fluxo, de forma a garantir velocidades de escoamento menores. Alguns arranjos para decantadores retangulares e circulares podem ser vistos na Figura 8‑19.
Figura 8‑19: Arranjos para os dispositivos de saída de decantadores: (a) retangulares, e (b) circulares.
A coleta de água se realiza normalmente através de vertedores distribuídos ao longo das paredes dos canais. O comprimento necessário para essa distribuição de fluxo depende do tipo de floco a ser removido pelo decantador. A Tabela 8‑10 apresenta valores típicos para taxas de escoamento sobre os vertedores. A unidade é dada em termos de m3/dia.m, correspondente à vazão distribuída por unidade de comprimento de parede com vertedor.
Tabela 8‑10: Taxas de escoamento típicas em vertedores de canais de coleta de água decantada.
	Tipos de Floco
	Taxa de Escoamento (m3/dia.m)
	Leves, originados pelo sulfato de alumínio (característicos de águas brutas de baixa turbidez)
	143 - 179
	Pesados, originados pelo sulfato de alumínio (característicos de águas brutas de turbidez elevada)
	179 - 268
	Pesados, originados no processo de remoção de dureza com emprego de cal.
	268 - 322
O projeto de decantadores muitas vezes é baseado em dados típicos, existentes para todos os tipos de decantadores. Esses dados podem ser empregados em substituição aos dados obtidos a partir de instalações-piloto, contudo sua aplicabilidade pode ser duvidosa. Nesse sentido valores adotados devem ser conservativos. Esses casos muitas se aplicam em situações em que o cliente não quer disponibilizar fundos para que sejam feitos testes e análises por parte de engenheiros projetistas. Nesses casos a adoção de valores conservativos são devidamente justificados. Dados referenciais podem ser considerados como os indicados na Tabela 8‑12.
Tabela 8‑12: Taxas de aplicação superficial típicas para decantadores.
	Tratamento
	Taxa deAplicação (m3/dia.m2)
	Flocos de alumínio ou ferro
	14,5 a 22,3
	Flocos de sistemas de abrandamento por soda
	22,3 a 82,1
O dimensionamento de decantadores circulares ou retangulares, seja de fluxo horizontal ou vertical, depende da obtenção dos mesmos parâmetros, apresentados até o momento, ou seja, taxa de aplicação superficial e velocidade de sedimentação. 
Noções sobre a Teoria da Sedimentação
Existem dois importantes termos para o entendimento do projeto da zona de sedimentação dos decantadores. O primeiro é a velocidade de sedimentação da partícula (vs) e o segundo é a taxa de aplicação superficial (v0). A forma mais simples de compreender os dois conceitos é através do esquema mostrado na Figura 8‑20. 
Figura 8‑20: Esquema e parâmetros para sedimentação em decantadores de fluxo ascendente (vl = v0: velocidade do líquido; vs: velocidade de sedimentação terminal).
No esquema, a sedimentação ocorrerá somente se vs > v0. Normalmente esse tipo de decantador é projetado para v0 = 0,8.vs . O termo “taxa de aplicação superficial” pode ser definido como vo uma vez que em termos dimensionais representa a velocidade do líquido em ascensão, em direção perpendicular ao plano da superfície da lâmina líquida. Também pode ser entendido como a quantidade de água que escoa através de uma superfície de área unitária (1 m2), durante um dia.
Em um decantador de fluxo horizontal, é possível demonstrar que da mesma forma, a remoção de partículas está associada somente a essa taxa de aplicação superficial e à velocidade de sedimentação. Para uma profundidade h e um tempo de sedimentação t0 a velocidade de sedimentação (que é o tempo de detenção) é determinada pela expressão vs = h/t0. Partindo da definição de vazão (Q=V/t0) em que V é o volume do decantador, tem-se que t0 = V/Q, que resulta em vs = (h.Q)/V. Como V = L.B.h (B: largura e L: comprimento do decantador), tem-se que vs = Q/(L.B) = Q/As = v0, que é a taxa de aplicação superficial, em que As é a área de superfície da lâmina líquida. Isso implica que, assim como nos decantadores circulares, a remoção dos flocos independe da profundidade.
Determinação de vs
O projeto de um decantador ideal depende primariamente, da velocidade de sedimentação (vs) dos flocos ou das partículas a serem removidas, assim como da taxa de aplicação superficial (v0).
A determinação da velocidade de sedimentação é diferente para cada tipo de partícula a ser removida. As propriedades de sedimentação estão classificadas em três classes, descritas conforme se segue.
Sedimentação Tipo I. É caracterizada por partículas que sedimentam discretamente a uma velocidade constante. Sedimentam-se isoladamente e não se agregam entre si, formando flocos, tal como as areias.
Sedimentação Tipo II. É caracterizada por partículas que se floculam durante a sedimentação. Em função disso, o tamanho dos agregados aumenta constantemente, alterando a velocidade de sedimentação. Essas partículas são chamadas de floculentas.
Sedimentação Tipo III. Nas zonas de sedimentação as partículas apresentam-se em alta concentração, de forma que tendem a se sedimentar como uma massa só, permitindo a identificação de uma zona clarificada e uma zona de lodo.
Decantadores Laminares (ou tubulares)
Os decantadores laminares ou tubulares são resultado do aperfeiçoamento recente, baseado na conclusão abordada anteriormente de que a ação de um decantador depende de sua área superficial e não de sua profundidade. Assim uma subdivisão horizontal produziria uma superfície dupla para receber os sólidos sedimentáveis, duplicando a capacidade de trabalho. Nesse raciocínio uma série de bandejas horizontais em um grande número de células de pouca profundidade o incremento da eficiência deveria ser muito grande. Contudo essa foram simplista de raciocínio esbarra nas dificuldades de limpeza dos tanques, além das dificuldades de distribuição de fluxo.
Para solucionar as dificuldades descritas, foi proposta uma série de elementos tubulares agrupados de forma a atuar como uma unidade ou módulo. Como quando a inclinação dos tubos é pequena os sólidos tendem a se armazenar nas paredes, procurou-se elevar inclinação de tal forma que não houvesse essa retenção.
Com base nessas observações, e na teoria dos decantadores, uma partícula que está sedimentando com uma velocidade Vs e sendo arrastada pela água que escoa a uma velocidade V0 em um elemento tubular inclinado de um ângulo ( em relação à horizontal, irá descrever uma trajetória AB, como mostra a Figura 8‑21.
�
Figura 8‑21: Modelo simplificado da sedimentação laminar ou tubular.
Por semelhança de triângulos:
�
Definindo 
� = L , e incluindo-se um fator S, característico da forma dos elementos decantadores, tem-se:
�
Os valores de S críticos, em que qualquer partícula dentro das características desejadas é removida, podem ser definidos em função da forma dos tubos empregados:
S = 1 para placas planas paralelas;
S = 4/3 para tubos circulares; e
S = 11/8 para dutos quadrados.
Nessa relação v0 = Q/A0, e A0 é a área normal ao fluxo. Como A é a área superficial do decantador, vale a relação: A0 = A.sen(.
Para que um decantador possa trabalhar com velocidades elevadas é necessário que o fluxo seja laminar, preferencialmente Reynolds menor que 250, uma vez que a possibilidade de haver turbulência deve ser evitada. Contudo a condição de fluxo laminar não é a única que deve ser considerada uma vez que não se inclui os demais parâmetros físicos apresentados. Por exemplo, ângulos ( entre 50 e 60° garantem boa sedimentação, sem a retenção dos flocos nos tubos ou entre placas.
As técnicas desenvolvidas para decantadores laminares tem sido empregada com maior freqüência como forma de elevar a capacidade de algumas estações de tratamento de água, assim como melhorar a eficiência de outras.
Para uma melhor compreensão é apresentado o exemplo que segue.
Exemplo: Um sistema de tratamento constitui-se de dois decantadores horizontais de 24,4 m de comprimento por 18,3 m de largura e 3,7 m de profundidade. A produção da estação é de 114.000 m3/dia. Determinar: a) a taxa de aplicação superficial dos decantadores; b) a nova taxa que poderia ser aplicada com instalação de módulos de 60° no últimos 12,5 m do decantador. Considere que o módulos tem 61 cm de altura e seções de tubulares de 5,1x5,1 cm.
a) Carga superficial atual
�m3/m2.dia
b) Carga superficial com os módulos
Para tubos de seção quadrada, S = 11/8 = 1,375
A área disponível para sedimentação acelerada: A = 12,5.(1-0,61.cos60°).18,3 = 223 m2
Por decantador, tem-se que: 
� m/dia = 0,296 cm/s
Considerando um vs crítico (vsc) equivalente à taxa de aplicação superficial (q), tem-se que:
� = 51 m3/m2.dia
essa taxa de aplicação superficial é menor que a metade da anterior.
�
FILTRAÇÃO
Mecanismos de filtração
Na filtração, geralmente o regime de escoamento é laminar e envolvem os mecanismos que seguem.
Ação de superfície
É o efeito físico de coar e ocorre no topo e camadas iniciais.
Ação de profundidade
Envolvem mecanismos de transporte.
Impacto inicial
Interceptação
Distância entre linhas de corrente menor que o raio da partícula suspensa.
Sedimentação
Ocorre devido à ação gravitacional.
Difusão
Ocorre para pequenas partículas devido ao movimento Browniano.
Ação hidrodinâmica
Mais comum para partículas relativamente grandes.
Dentre os mecanismos citados, são considerados como principais: interceptação, difusão, sedimentação e ação hidrodinâmica
Mecanismos de aderência
Além dos mecanismos descritos existem aqueles de natureza química, ou seja: troca iônica e absorção.
 
Filtros Rápidos por Gravidade
Características do meio filtrante
Tipo de meio flutuante
Depende dos seguintes aspectos:
qualidade desejável da água
carreira de filtração
facilidadede lavagem
As seguintes aspectos devem ser considerados:
Areia fina melhora a qualidade da água, porém resulta em carreira de filtração curta (pouco tempo entre as lavagens).
Variações granulométricas muito grandes geram uma estratificação com perdas de carga muito grandes nas camadas iniciais.
O uso do antracito permite melhor distribuição das perdas de carga e portanto melhor aproveitamento do leito: melhor qualidade e carreiras mais longas.
Material filtrante 
Os leitos filtrantes são especificados segundo alguns parâmetros:
Tamanho efetivo, em relação a porcentagem em peso que passa pelas peneiras de uma série granulométrica, correspondente ao tamanho de grãos da porcentagem de 10% (D10)
Coeficiente de desuniformidade D60/D10 (relação em peso da porcentagem que passa pelas peneiras)
Forma (coeficiente de esfericidade)
Peso específico
	Material
	Coefic. de Esfericidade
	g/cm
	Areia
	0.75 – 0.80
	2.65 – 2.67
	Antracito
	0.70 – 0.75
	1.50 – 1.70
	Granada
	0.75 – 0.85
	4.00 – 4.20
Espessuras normais das camadas filtrantes (duplas)
Antracito : 60 a 80% de um total de 0.70 – 0.80 m
Areia : 20 a 40%
Mais a camada suporte
 
Características hidráulicas
Taxa de filtração (m³/m² .dia)
Variam normalmente entre 120 e 600 m3/m2.dia. Taxas muito baixas não implicam necessariamente em maior qualidade de água.
Durante a operação a taxa se altera com o aumento da perda de carga no leito e na carga hidráulica disponível. O efeito da variação das taxas depende de:
Magnitude da variação;
Valor da taxas aplicadas;
Perda de carga apresentada.
Carga hidráulica disponível
É variável e depende da forma dos filtros.
Normalmente cargas hidráulicas disponíveis maiores resultam em carreiras de filtração mais longas. Porém compactam mais o leito, dificultando a lavagem.
Métodos de operação
Dependem da carga hidráulica e da resistência do filtro (perda de carga no leito)
Carga constante e resistência variável (taxa declinante verdadeira)
No início a resistência é baixa , resultando em taxa elevada.
Depois a resistência aumenta e a taxa diminui.
Como a taxa inicial é muita elevada é difícil manter a carga constante (na prática).
Carga constante e resistência constante
	Necessita de um dispositivo controlador de abertura de válvula conforme aumenta a perda de carga.
Custos elevados (equipamento e operação / manutenção)
Necessidade de controlador de nível.
Ajustes podem prejudicar a qualidade.
Carga variável e resistência variável
É complicado, pois para manter a resistência constante o controlador deve compensar as variações de nível (que é variável).
Carga variável e resistência variável
A taxa será constante ou variável depende dos dispositivos de entrada e saída dos filtros.
Taxa constante
Exige controlador de vazão e de nível mínimo, pois no início com leito limpo (resistência mínima) a carga necessária pode ser muito pequena podendo ficar abaixo da superfície da cama filtrante.
Vantagens:
Taxa constante sem equipamento sofisticado (vertedores) exceto na lavagem.
A vazão total é distribuída igualmente com aumento gradual da carga hidráulica.
Quando um filtro lavado entra em operação o nível ajusta gradualmente.
A perda de vazão é visual.
A vazão é medida no vertedor de entrada.
A cota do vertedor de saída pode controlar o nível mínimo do filtro.
Taxa declinante variável
	Parecido com o anterior, não exige o controlador de vazão.
Vantagens:
Variações graduais quando da lavagem dos filtros.
Perda de carga é visual.
É evitada a ocorrência de pressões negativas nos filtros.
Carga hidráulica necessária é menor para obter carreiras de filtração de mesma duração comparado ao método anterior.
Qualidade do efluente esperada para filtros:
Turbidez efluente < 5 UT e preferencilamente < 1 UT.
Cor < 5
Eficiência de remoção de microorganismos supeior a 99%.
Filtros rápidos convencionais – Especificações.
Descrição geral:
Tanques de seção horizontal retangular ou quadrada de 3 a 5 m de profundidade total em que se dispõe camadas filtrantes de pedregulho sobre um sistema adequado de drenagem.
Taxa de filtração:
Em geral entre 120 e 300 m³/m².dia para filtros de areia.
Filtros de camada dupla (areia + antracito) tem taxa normal entre 240 e 480 m³/m².dia.
Filtros de 3 camadas (areia + antracito + granada) entre 300 e 600 m³/m².dia..
Número e tamanho dos filtros
Mínimo de 3 ou 4 .
 (Morrill & Wallace) onde Q é em m³/dia ou utilizar a tabela abaixo:
	Q
	N
	
	4
	250 a 500
	6
	500 a1000
	8
	1000 a 1500
	10
	1500 a 2000
	14
Meio filtrante:
Filtros convencionais 1 camada
Espessura 0.6 a 0.8
Tamanho efetivo: 0.5 a 0.6 mm
Coeficiente uniformidade 
 1.50
Tamanho mínimo dos grãos: 0.40 mm
Tamanho máximo de grãos: 1.20 mm
Peneiras usuais: nº 14 e 35 série Tyler.
Quando camada única de areia e comum uma camada intermediária de areia grossa:
	Espessura = 0.10 m
	Tamanho efetivo = 0.9 a 1.0 mm
	Coeficiente uniformidade 
 1.7 m
	Peneiras 8 a 20 Tyler.
Dupla camada
	
	Areia
	Antracito
	Espessura da camada
	15 a 30
	45 a 60
	Tamanho efetivo
	0.5 a 0.6
	0.8 a 1.1
	Coeficiente de uniformidade
	<1.5
	<1.5
	Menor grão
	0.42
	0.59
	Maior grão
	1.41
	2.0
Camada suporte:
Depende do sistema de drenagem.
Fundo falso com bocais
	Camada
	Espessura (cm)
	Tamanho (mm)
	Pedrisco
	7 – 7.5
	4.8 – 2.4
	1º
	7 – 7.5
	12.5 – 4.8
	2º
	7 – 10.0
	19.0 – 12.5
	3º
	7 – 10.0
	38 – 19 
	Fundo
	12 – 15
	63 – 38 
	Total
	40 a 50
	
Blocos cerâmicos
	Camada
	Espessura (cm)
	Tamanho (mm)
	1º
	15
	1.6 – 3.2
	2º
	5
	3.2 – 6.4
	3º
	5
	6.4 – 12.5
	Fundo
	15
	12.5 – 19 
	Total
	40
	
Filtração direta ascendente
	São empregadas em casos particulares como sistema de filtração direta, sem unidades precedentes de coagulação / floculação e decantação.
Vantagem básica: o efluente escoa no sentido em que os grãos do meio filtrante diminuem de tamanho, permitindo maior aproveitamento do leito.
A água bruta ao receber o coagulante é encaminhada diretamente para a parte inferior do filtro.
Podem ser recomendada para os seguintes casos:
Águas pouco poluídas / contaminadas.
Baixa turbidez.
Baixo teor de sólidos em suspensão.
Sem variações bruscas de qualidade.
A taxa de filtração não pode ser alta (120 a 150 m³/m². dia ~180 máximo 200).
Vantagem:
Não necessita de unidades precedentes.
Redução do consumo de coagulantes.
Facilidade de operação.
Desvantagens:
Riscos de fluidificação do leito.
Espessura maior do meio filtrante.
Necessidade de sistema de drenagem que não se obstrua facilmente.
Qualidade final do ponto de vista biológico não é boa.
Uma opção é o emprego de filtro descendente posterior.
Características específicas de filtros de fluxo ascendente (direta):
Altura de água sobre o topo da camada filtrante deve ser ligeiramente superior àquela necessária para expansão da areia na lavagem.
Espessura da camada filtrante: 1.50 a 2.50 m.
Espessura da camada suporte: 0.35 a 0.60 m.
Tamanho efetivo da areia: 0.70 a 1.00 mm.
Coeficiente de uniformidade < 2.00.
Taxa de filtração: 120 a 200 m³/m² . dia.
Fundo tipo Leopold, canalizações perfuradas e placas perfuradas.
Distribuição de água: caixa provida de vertedores dos quais partem tubulações individuais providas de medidores de vazão.
�
DESINFECÇÃO
Generalidades
A desinfecção tem por finalidade a destruição de microrganismos patogênicos presentes na água (bactérias, protozoários, vírus e vermes). Deve‑se notar a diferença entre desinfecção e esterilização. Esterilizar significa a destruição de todos os organismos, patogênicos ou não, enquanto que a