Tratamento de água

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Aula 1
Tratamento de água
QUI XI
O vapor de água, proveniente da evaporação, forma as nuvens na atmosfera. Quando
estas nuvens ficam sobrecarregadas e atingem altitudes elevadas ocorrem as chuvas.
Estas se formam, pois a temperatura cai e a água transforma-se em líquido
(condensação).
Esta água que cai nas chuvas vai parar nos oceanos, rios e lagos. Depois, a água vai
evaporar novamente, formando assim o ciclo da água mais uma vez.
Ciclo da água
Tratamento de Água
Procedimentos físicos e químicos 
Livre de contaminação**,
evitando a transmissão de
doenças.
* Na natureza estima-se que
existam 45 x 10 45 moléculas
de água, das quais mais de
95% constituem água
salgada, 5% água doce, na
maior parte sob a forma de
gelo, e apenas 0,3%
diretamente aproveitável,
com predominância de água
subterrânea.
**Impurezas: vírus,
bactérias, parasitos,
substâncias tóxicas e
elementos radioativos
TIPOS DE ÁGUA BRUTA
• Água doce: Água de superfície: rios, riachos, represas,
lagoas ou água de poços: artesianos, semi-artesianos e
profundos
• Água do mar ou salobra
• Água de retorno de processos industriais
• Efluentes industriais
•Resolução Conama 357:
Classes de água 
doce 
Tratamentos
Classes especial Desinfecção
1 Simplificado 
2 Convencional
3 Convencional e Avançado
4 Não consumo
Finalidades específicas da purificação da água
•Higiênicasmicrooganismos, protozoários, vírus, compostos
orgânicos, etc.
•Estéticas cor, odor e sabor;
•Econômicas redução de corrosividade, dureza, cor, turbidez, etc
Características da água
Cor água pura é ausente de cor; alterações
da cor podem ser causadas por partículas em
suspensão ou dissolvidas - *quantidade e
natureza do material.
Remoção em pH baixo
Aquatester – usado para medir a cor da água
Físicas
Turbidez partículas suspensas que provocam dispersão e absorção de luz 
aparência nebulosa.
USOS DA ÁGUA UNT*
Água potável < 0,5 a 5,0
Água subterrânea 
típica
< 1,0
Piscicultura 10 a 40
Limites de Turbidez Recomendados
*Unidades Nefelométricas de Turbidez
Temperatura  Influencia na aceleração das reações quimicas, reduz 
solubilidade dos gases , acentua a sensação de sabor e odor, etc.
Condutividade elétrica  Depende da quantidade de íons dissolvidos 
e é proporcional a sua quantidade. Permite a obtenção rápida de uma 
estimativa do conteúdo de sólidos de uma amostra.
Químicas
Alcalinidade: HCO3
-; CO3
2- ou OH-
Expressão em termos de CaCO3
Acidez: CO2 – Corrosão
CO2 + H2O  H2CO3
Dureza: Presença de Mg2+ e Ca2+ . Impede espuma no sabão.
Ca2+ (aq) + 2 R-COO
-
(aq)  2(R-COO)Ca (precipitado)
 Cloretos, sulfatos e sólidos totais:
Cl- : Esgoto doméstico
SO4
2- : matéria orgânica
Etapas de tratamento de água
Captação
Cloração (pré-
cloração)
Coagulação
FloculaçãoDecantaçãoFiltração
Desinfecção Correção do pH Abrandamento
Descloração
Troca iônica
Consumo doméstico
Consumo industrial
Captação
Rios, lagos ou represas
Superficial Subterrânea
Poços artesianos, perfurações
com 50 a 100 m feitas no
terreno para captar a água dos
lençóis subterrâneos.
• quantidade de água;
• qualidade da água;
• garantia de
funcionamento;
• economia das instalações;
• localização.
Gradeamento
Caráter corretivo e preventivo - água pura ou purificada pode 
ser contaminada ao logo do percurso até o consumo
Cloração
Desinfecção 
Pré-cloração 
Início do tratamento 
Inter-cloração
água decantada
Pós-cloração 
água filtrada 
Com o hipoclorito de sódio:
NaClO + H2O ↔ NaOH + HClO
Reações de cloração
Com o hipoclorito de cálcio:
Ca(ClO)2 + 2 H2O ↔ Ca(OH)2 + 2 HClO
Com o cloro:
Cl2 + H2O ↔ HClO + H
+ + Cl-
pH na faixa 4,0, a reação se desloca completamente 
para a direita, existindo no equilíbrio uma quantidade 
muito pequena de Cl2. A ação desinfetante do cloro é 
reputada ao ácido hipocloroso formado.
HOCl + NH3 H2O + NH2Cl (monocloroamina)
HOCl + NH2Cl NHCl2 + H2O(dicloroamina)
NHCl2 + HOCl NCl3 + H2O(tricloroamina)
HClO H + + ClO- Dissociação baixa em pH < 6
Mais bactericida Menos bactericida
cloro 
combinado 
disponível
Características do cloro:
desinfetante, para destruir ou atenuar os microorganismos;
oxidante, para modificar o caráter químico de diversas substâncias
contidas na água.
oxidante e desinfetante de modo simultâneo.
Ação 
desinfetante 
mais baixa
*Organoclorados: problema!!! Implementação de H2O2
Substâncias químicas formadoras de flocos - coagulantes - desestabilização 
da dispersão coloidal.
Coagulação e Floculação
Se juntar ou combinar com a matéria em suspensão decantável e 
com a matéria não decantável e com a matéria coloidal, com isso 
se formam os agregados às partículas em suspensão, os flocos.
Finalidade Coagulação 
Misturador Hidráulico (Calha Parshall, Vertedouros e Difusores)
* misturadores mecânicos
vazão e dosagem de coagulante
Calha Parshall
Vertedouros
vazão
Difusores: Escala piloto
• Coagulantes
Sal de metal trivalente, geralmente alumínio ou ferro.
Sais de alumínio
Produz um floco ligeiramente pesado
A alcalinidade da água deve ser avaliada, pois é o íon hidroxila que irá reagir com o cátion 
alumínio, proveniente do sulfato de alumínio para formar o floco de hidróxido de alumínio.
Gel
Coagulante Fórmula mg/L
Sulfato de 
alumínio
Al2(SO4)3.18H2O 5 a 100
Sulfato férrico Fe2(SO4)3 8 a 80
Cloreto férrico FeCl3 .6H2O 5 a 70
Orgânico 
catiônico
Polímero 1 a 4
Esquema da coagulação de partículas coloidais no mecanismo de 
neutralização de carga
• Alcalinizantes
pH – importante no processo de coagulação
Para cada tipo de coagulante e água existe uma faixa ótima de pH –
quantidade do coagulante é mínima e tratamento mais eficiente.
CaO, Ca(OH)2, NaOH, Na2CO3
Adição de água de cal: CaO + H2O Ca(OH)2
Ca(OH)2  Ca
2+ 
(aq) + 2(OH) 
-
(aq)
Aglutinação das partículas coaguladas, através de agitação prolongada durante 
a qual elas se unem e aumentam de tamanho, tornando-se mais densas.
Finalidade da Floculação
Processo mecânico, fortemente dependente de agitação. Consiste 
no agrupamento e compactação das partículas coaguladas para a 
formação de flocos.
Finalidade da Floculação
Floculadores mecânicos
Palhetas
Turbina axial
Floculadores hidráulicos
partículas se agregam e se 
transformam em flocos
Floculador horizontal - Chicana
A água escoa a uma velocidade extremamente baixa de maneira que
a matéria suspensa sedimenta no fundo, permitindo a saída de uma
água relativamente clara.
Sedimentação ou decantação
Remoção de materiais sedimentáveis por ação da gravidade.
Meio poroso (filtro), em geral, areia sustentada por
camadas de seixos, sob as quais existe um sistema de
drenos (fundo dos filtros).
Filtração
Processo mecânico 
remoção de sólidos dissolvidos, coloidais 
ou em suspensão, através da passagem da 
água por um meio poroso 
Lenta: Para água bruta com
pouca turbidez, <50 UTN
(areia e cascalho) - Taxa: <
200x
Rápida: Períodos de
funcionamento maior,
águas coaguladas (areias
fina, grossa, e seixo de
granulometrias diferentes
e maiores que filtro lento.
Lento ou rápido??? Depende: Volume e da qualidade da água.
Filtração por membrana: Osmose reversa, nano e ultrafiltração. 
.
• Sedimentação de partículas sobre os grãos de areia;
• Floculação do partículas que estavam em formação, pelo 
aumento da possibilidade de contato entre elas;
• Formação de partícula gelatinosa na areia, promovida por
microorganismos que aí se desenvolvem (filtro lento).
Fenômenos que ocorrem durante a filtração
O carvão ativo, eficiente adsorvente também é usado para remover odor,cor e 
sabor
Desinfecção
Processo de purificação que visa a destruição de organismos
patogênicos unicelulares (bactérias, protozoários e vírus).
Cl2 + H2O HClO + H + Cl
H + OCl
[HClO] + [OCl] = Cloro livre
• Cloro : Difusão ao interior do organismo.
Decompõe rapidamente (instável) . Necessita de
adição de Cl2 para assegurar a qualidade da água em
pontos distantes da ETA.
Ozônio: corrente de alta voltagem é descarregada
na presença de oxigênio.
•água potável;
•desinfecção de efluentes de indústrias
•desinfecção de água de processo;
•redução de odor,NOx e cor
•água mineral
•tratamento de lixívia, chorume;
•redução de trialometanos (THM's)
•remoção de ferro e manganês
• Radiação ultravioleta: Impede multiplicação bacteriana.
•água potável e água engarrafada
•desinfecção de efluentes de
indústrias
• controle de algas em aquários
•desinfecção de açúcar líquido
•Sanitização de água de piscinas
Fluoretação
A fluoretação da água é o ajuste da concentração de fluoreto natural, 
ou seja, ajustar a água deficiente em fluoreto para o nível 
recomendado para a saúde dental ideal. 
fluoreto de sódio – CaF2
fluorsilicato de sódio – Na2SiF6
ácido fluorsilícico – H2SiF6 (mais utilizado)
faixa de 0,7 – 1,0 ppm
Venenoso? Sim, a substância é venenosa e pode provocar diversos tipos de 
câncer, porém a Organização Mundial da Saúde continua recomendando a 
substância desde que haja um heterocontrole.
• Correção do pH
Tem por finalidade elevar o pH
Cal hidratada - Ca(OH)2
Cal virgem - CaO
Carbonato de sódio - Na2CO3
Carbonato de cálcio - CaCO3
Hidróxido de sódio - NaOH
A presença em excesso de sais de cálcio e magnésio, também chamados de
dureza, ocasiona sérios problemas de entupimento em tubulações e
provoca incrustações em boilers e sistemas geradores de vapor (caldeiras).
• Dureza
Depósitos de calcário (CaCO3) ou a dolomita 
(CaCO3. MgCO3) 
Classificação da dureza da água
Grau de dureza da água
Carbonato de cálcio Graus franceses Graus alemães Milimoles cálcio
mg/L CaCO3 °fH °dH mmol/L Ca
Macia 0 – 60 0 - 6 0 - 3,4 0 - 0,6
Média 60 – 150 6-15 3,4 - 8,4 0,6 - 1,5
Dura 150 - 300 15 - 30 8,4 - 16,8 1,5 - 3
Muito dura >300 >30 >16,8 >3
• Remoção da dureza
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2  CaCO3 + 2 H2O
Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2  Mg(OH)2  + CaCO3 + H2O
MgSO4 + Ca(OH)2  Mg(OH)2  + CaSO4
CaSO4 + Na2CO3  CaCO3 + Na2SO4 
Ca(OH)2 e Na2CO31) Adição de produtos químicos
Abrandamento a quente maior eficiência
Dureza residual: 17 – 25 ppm CaCO3
Abrandamento a friomenor eficiência
Dureza residual: 30 – 85 ppm CaCO3
Usa-se abrandamento químico em águas de elevada dureza: 200 –
300ppm CaCO3
• Necessidade de ajustes finais, pois a água abrandada ainda possui dureza-
cálcio
• Formação de lodo
• Uso de produtos químicos
• Descloração
 Usada em dois casos:
a) Águas contaminadas por despejos domésticos ou com muita
matéria orgânica
b) Plantas de desmineralização (caso mais frequente)
O Cl2 ataca tanto as resinas catiônicas quanto as aniônicas, provocando
a deterioração e perda das resinas, ou diminuindo suas atividades
Processo de descloração mais comum: carvão ativo
2Cl2 + C + 2H2O  4HCl + CO2
2) Troca iônica
A troca iônica é na realidade “uma reação química em que íons 
hidratados móveis de um sólido são trocados equivalente por 
equivalente, pelos íons de mesma carga, em uma solução”
Resinas de estireno e divinilbenzeno (copolímero) 
contendo de 8 a 20% de divinilbenzeno
Remoção de cátions  Cu2+, Ca2+, Mg2+, Na1+, H+, Ba2+
Remoção de ânions  Cl-, OH-, SiO3
2-
Abrandamento por resina de troca iônica : Regenerante NaCl
2R-Na + CaCl2  2R-Ca + 2NaCl
Desmineralização : Regenerantes Fortes (H2SO4 e NaOH) 
• Alta eficiência ( 1mg/L residual de dureza)
• Regeneração
• Pré-tratamento (descloração)
• Tratamento do efluente 
• Baixa 
condutividade
• Controle pH
Decantação
Decantação
Filtração
Filtração
Floculação
Floculação
Entrada
Coagulação
Coagulação
Entrada de água bruta
Coagulação
Floculação
Decantação
Filtração