Aula de Introdução à Engenharia Ambiental (parte1)

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

*
Introdução à Engenharia Ambiental
Noções de Tratamento e Abastecimento de Água
 
 Anderson Teodoro
 Eng.º Ambiental
 Doutorando em Tecnologias Ambientais
2013
*
Saneamento
Conceito de saneamento: Controle de todos os fatores do meio físico que possam provocar efeitos deletérios sobre o bem-estar físico, mental e social do homem.
Definição de saúde: Perfeito bem-estar físico, mental e social, não apenas a ausência de doenças.
Saneamento do meio : conjunto de obras e medidas que promovam o saneamento.
*
Saneamento do meio
Abastecimento de água
Coleta, tratamento e disposição de efluentes
Drenagem
Coleta, tratamento e disposição final do lixo
*
Consumo de água
Disponibilidade de água
Clima
Porte da população
Condições econômicas
Grau de industrialização
Medição do consumo
Custo
Pressão da água
*
Necessidades Atuais
Demanda excessiva de água: grandes centros urbanos
Poluição dos corpos d’água: esgoto doméstico, industrial e drenagem
Escassez de água
*
Necessidades atuais
Atendimento da demanda buscando-se água em mananciais cada vez mais distantes
Limitações dos sistemas convencionais para garantir a qualidade para consumo
Diversos tipos de compostos químicos utilizados no nosso dia-a-dia
*
Sistemas avançados de tratamento
Carvão ativado: remoção de compostos orgânicos, metais e alguns gases
Separação por membranas: remoção de substâncias na forma coloidal ou dissolvida
Troca iônica: remoção de íons específicos dissolvidos na água
*
Sistema de abastecimento de água
Objetivo: captar, tratar, e distribuir água para a população, obedecendo aos parâmetros e condições de potabilidade
Unidades do sistema convencional de Tratamento: coagulação, floculação, decantação, filtração, desinfecção, fluoretação e correção de pH.
O sistema de abastecimento de água de Campo Grande
*
Abastecimento em Campo Grande
Unidades de captação, adução, tratamento, reservação e distribuição
Captações superficiais e subterrâneas
Captações subterrâneas: 33% total; 105 poços em operação
*
Tratamento de água
Escolha do sistema
As estruturas e operações dependem do tipo de manancial
Qualidade da água
*
Tipos de Mananciais
Águas subterrânea: baixa turbidez, presença de gases (CO2, CH4 e H2S), substâncias orgânicas e íons dissolvidos
Águas superficiais: maior concentração de sólidos dissolvidos e baixa concentração de gases
Água salobra ou salina: elevada concentração de sais
*
Portaria 2914/2011
Controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e padrões de potabilidade
Não se aplica às águas envasadas
Ausência de Coliformes totais na saída do tratamento
*
Portaria 2914/2011
Ausência de E. coli ou Coliformes termotolerantes (reservatórios e rede)
Coleta de amostras em dias sucessivos, no ponto, à montante e à jusante
*
Tratamento Convencional
*
Variantes do sistema convencional completo
Somente desinfecção: manancial de boa qualidade; baixo consumo
Filtração direta: não se utiliza o decantador; baixa concentração de SS
Coagulação em linha: o floculador e o decantador não são utilizados; auxílio de filtração; baixa concentração de SS
*
Coagulação
Conceito: a coagulação tem por finalidade desestabilizar as partículas coloidais em suspensão, através da adição de coagulante que promove a compressão da dupla camada.
Cor
Turbidez
*
Coagulação
Compressão da dupla camada
Adsorção – neutralização
Varredura
*
Principais coagulantes
Sulfato de alumínio (sólido ou líquido) 
Cloreto férrico (líquido) 
Sulfato férrico (líquido) 
Cloreto de polialumínio (sólido ou líquido) 
Sulfato ferroso (sólido ou líquido) 
Coagulantes orgânicos catiônicos (sólido 
ou líquido)
*
Reação química
Sulfato de Alumínio: 
Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(HCO3)2 → 3CaSO4 
+ 2Al(OH)3 + 6CO2 + 18H2O
*
Diagrama de Amirtharajah e Mills
*
Calha Parshall
*
Dosagem de coagulante
*
Floculação
Conceito: É um processo físico no qual as partículas coloidais, após a desestabilização, são colocadas em contato umas com as outras, de modo a permitir o aumento do seu tamanho físico e posterior sedimentação.
Mecanismos de transporte:
Floculação pericinética (movimento browniano)
Floculação ortocinética (gradientes de velocidade)
*
Floculadores hidráulicos
*
Floculadores mecânicos
*
Floculadores
*
Floculadores
*
Sedimentação
Conceito: Processo físico de separação utilizado para reduzir a
concentração de sólidos da água (sedimentação dos flóculos formados na etapa anterior).
Sedimentação discreta
Sedimentação floculenta
*
Decantadores
*
Filtração
Conceito: remoção de material particulado em suspensão no meio líquido (remoção dos flocos que não foram sedimentados).
Tipo de filtração:
Com membranas
Com meio granular
*
Filtração
Com relação ao tipo de tratamento
Com relação ao sentido de escoamento
Com relação ao meio filtrante
Com relação ao seu controle hidráulico 
*
Com relação ao tratamento
Filtração convencional
Manancial
Coagulação
Floculação
Sedimentação
Filtração
CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃO
Água final
*
Com relação ao tratamento
Filtração direta
Manancial
Coagulação
Floculação
Sedimentação
Filtração
CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃO
Água final
*
Com relação ao tratamento
Filtração em linha
Manancial
Coagulação
Floculação
Sedimentação
Filtração
CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃO
Água final
*
CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃO
Com relação ao tipo de filtração
Filtração em membrana
Osmose reversa
Nanofiltração
Ultrafiltração
Microfiltração
*
FILTRAÇÃO EM MEMBRANAS
SISTEMAS DE OSMOSE REVERSA 
*
Com relação ao tipo de filtração
Filtração em meio granular
Filtros lentos
Filtração rápida
Filtros de camada profunda
CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃO
*
Com relação ao sentido de escoamento
Filtração descendente
CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃO
Filtração ascendente
*
Com relação ao meio filtrante
Camada simples
CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃO
Dupla camada
Tripla camada
Areia
ou Antracito
Areia
Antracito
Areia
Antracito
Granada
*
Com relação ao seu controle hidráulico
CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃO
Areia
Antracito
Taxa de filtração
Altura do nível d’água acima do meio filtrante
h
Taxa de filtração constante
 Com variação de nível
 Sem variação de nível 
*
Filtro de areia
*
Filtração por membranas
Filtração dead-end
Filtração tangencial
Tipos de membranas
*
Desinfecção
Conceito: remoção de microorganismos presentes na água com adição de agente desinfetante (cloração, ozonização, UV etc.)
Esterilização
Agentes físicos: temperatura, radiação e filtração
Agentes químicos: fenóis, álcoois, halogênios etc.
*
Características de um agente desinfetante
Atividade antimicrobiana
Solubilidade 
Estabilidade
Inocuidade para o homem e os animais
Ausência de combinação com material orgânico estranho
*
Características de um agente desinfetante
Apresentar toxicidade para os 
microrganismos em temperatura ambiente
Ausência de poderes corrosivos e tintoriais
Disponibilidade
*
Principais agentes desinfetantes
Cloro (Cloro gasoso, Hipoclorito de Sódio e Hipoclorito de cálcio) 
Cloraminas
Dióxido de cloro
Ozônio
Radiação Ultravioleta
*
Ação dos agentes desinfetantes
Lesão da parede celular
Alteração da permeabilidade celular
Inibição da ação enzimática
Alteração da moléculas de proteínas e ácidos nucléicos
*
Desinfecção
Monitoramento: Disponibilidade de cloro na água e THM
Cl2 + H2O → HCl + HClO
*
Desinfecção
Break-point
*
Fluoretação
Conceito: adição de flúor na água para garantir a proteção contra problemas bucais como as cáries.
NaF, CaF2, Na2SiF6 e H2SiF6
Para cada US$ 1,0 gasto em processos de fluoretação, são economizados potencialmente US$ 80,0 em custos odontológicos (AWWA, 1999)
*
Referências
Apostila de Tratamento de Água Prof. Roque Passos Piveli, Poli-USP
AWWA. American Water Works Association. 1999.
Brasil. Portaria 2914/2011 do Ministério da Saúde.
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*