AULA 1 TRATAMENTO DA AGUA

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ANÁLISE FÍSICO-QUÍMICA DA ÁGUA 
 
 
Rodrigo Costa 
Eng. Químico, M. Sc. 
rodrigocostadesousa@hotmail.com 
 
2017-II 
 1 
INTRODUÇÃO 
 As moléculas de água que evaporam dos oceanos, rios 
e lagos formam as nuvens. Uma vez que as nuvens 
ficam pesadas o suficiente pode então chover no 
mesmo local onde houve a evaporação. Mas se essas 
nuvens forem transportadas pelos ventos pode chover 
em outro local. Estes processos de evaporação, 
transporte e precipitação (chuva ou neve) fazem parte 
do chamado ciclo da água. 
 
2 
HISTÓRICO 
 Desde a antiguidade o homem aprendeu, por 
experiência própria, que a água suja e o acúmulo de 
lixo, transmitem doenças e que é preciso adotar 
medidas para dispor de água limpa e, livrar-se dos 
detritos. Assim iniciou-se a ideia do saneamento 
básico. A palavra “sanear” vem do latim sanu, que 
significa tornar saudável, habitável, higienizar e 
limpar. 
 
 
Fonte: http://www.usp.br/qambiental/tratamentoAgua.html, acessado em 10/04/2017 
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HISTÓRICO 
 Na idade antiga (Até o século V d.C.), o ser humano 
desenvolveu algumas técnicas importantes, como 
irrigação, construção de diques e canalizações 
superficiais e subterrâneas. Medidas sanitárias foram 
tomadas, como o tratado de Hipócrates “Ares, Águas e 
Lugares”, que informava aos médicos sobre a relação 
entre o ambiente e a saúde. Filósofos como Platão e 
Aristóteles se preocupavam com a qualidade da água e 
com medidas sanitárias 
 
Fonte: http://www.aegea.com.br/portfolios/a-historia-do-saneamento-basico-na-idade-antiga/, acessado em 10/04/2017 
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HISTÓRICO 
 A primeira rede de distribuição de água e captação de 
esgoto de forma eficiente foi construída há 
aproximadamente 4.000 anos na Índia; 
 Em 3200 a.C., no Vale dos Hindus foi utilizado o 
primeiro sistema de águas e drenagem. 
 Egípcios e Chineses já utilizavam métodos de 
perfuração para obter água do subsolo em 2500 a.C. 
Quinhentos anos mais tarde, a civilização egípcia 
utilizava sulfato de alumínio para a clarificação da água 
 
Fontes: http://www.usp.br/qambiental/tratamentoAgua.html, acessado em 10/04/2017; e 
http://www.aegea.com.br/portfolios/a-historia-do-saneamento-basico-na-idade-antiga/, acessado em 10/04/2017 
 
 
 
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HISTÓRICO 
 Na Índia, haviam escritos em Sânscrito sobre os 
cuidados que deveriam ser tomados com a água a ser 
consumida, armazenamento em vasos de cobre, 
filtração através de carvão, purificação por fervura no 
fogo, por aquecimento ao sol ou pela introdução de 
uma barra de ferro aquecida na massa líquida, seguida 
por filtração em areia e cascalho grosso. 
 Em 1500 a.C., os egípcios iniciaram o processo de 
decantação para a filtração da água. 
 
 
Fontes: http://www.usp.br/qambiental/tratamentoAgua.html, acessado em 10/04/2017; e 
http://www.aegea.com.br/portfolios/a-historia-do-saneamento-basico-na-idade-antiga/, acessado em 10/04/2017 
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HISTÓRICO 
 Algumas cidades da antiga Grécia e a maioria das 
cidades romanas também dispunham de sistemas de 
esgotos. A população obtinha água para o 
abastecimento em fontes públicas e utilizava latrinas 
comunitárias para as necessidades fisiológicas, como a 
Toalete de Ephesus do século 1 d.C. Sob os assentos 
havia água corrente para levar os dejetos e para que o 
usuário lavasse a mão esquerda, utilizada na limpeza 
corporal 
 
Fonte: http://www.usp.br/qambiental/tratamentoAgua.html, acessado em 10/04/2017 
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HISTÓRICO 
 O Império Romano também desenvolveu seu sistema 
de abastecimento de água, o aqueduto Aqua Apia, com 
cerca de 17km de extensão, em 312 a.C. Foi a primeira 
grande civilização a cuidar especificamente do 
saneamento, criando diversos outros grandes 
aquedutos, reservatórios, grandes termas, banheiros 
públicos, chafarizes e nomeando Sextus Julius 
Frontinus como Superintendente de Águas de Roma 
 
 
Fonte: http://www.aegea.com.br/portfolios/a-historia-do-saneamento-basico-na-idade-antiga/, acessado em 
10/04/2017 
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HISTÓRICO 
 No final do século XVIII, com a Revolução Industrial, a 
população das cidades aumentou muito causando 
agravamento do acúmulo de lixo e excrementos nas 
ruas. Isso tornou necessária e urgente a criação de um 
sistema de esgotos que desse conta da demanda, caso 
contrário, corria-se o risco de deter o progresso 
industrial pelo surgimento de novas epidemias e 
consequentemente êxodo das cidades. Os rios 
passaram a sofrer os efeitos da poluição, caracterizados 
pela morte dos peixes, do ecossistema, bem como a 
transmissão de doenças como a cólera. 
Fonte: http://www.usp.br/qambiental/tratamentoAgua.html, acessado em 10/04/2017 
 
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HISTÓRICO 
 Em 1804, na Escócia, John Gibb, constrói, experimentalmente, 
um filtro de areia, para consumo próprio da água, em sua fábrica 
de branqueamento de tecidos. A água não consumida é vendida à 
população 
 A primeira Estação de Tratamento de Água (ETA) foi construída 
em Londres em 1829 e tinha a função de coar a água do rio 
Tâmisa em filtros de areia. A ideia de tratar o esgoto antes de 
lançá-lo ao meio ambiente, porém, só foi testada pela primeira 
vez em 1874 na cidade de Windsor, Inglaterra. Não se sabia como 
as doenças “saíam do lixo e chegavam ao nosso corpo”. A ideia 
inicial é que vinham do ar, pois o volume de ar respirado por dia é 
muito superior ao volume de água ingerido. Porém com a 
descoberta de que doenças letais da época (como a cólera e a 
febre tifóide) eram transmitidas pela água, técnicas de filtração e 
a cloração foram mais amplamente estudadas e empregadas 
 
 
Fontes: Buchan, James. (2003). Crowded with genius: the Scottish enlightenment: Edinburgh's moment of the mind. New York: Harper Collins. 
 http://www.usp.br/qambiental/tratamentoAgua.html, acessado em 10/04/2017 10 
HISTÓRICO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Slow_sand_filter_EPA.jpg, acessado em 21/04/2017 11 
HISTÓRICO 
 A primeira instalação do mundo de filtração rápida, foi 
construída em Campos-RJ, em 1880 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fontes: RICHTER, C. A. Tratamento de água. Ed. Blucher, 2013 
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DOENÇAS RELACIONADAS COM A 
ÁGUA 
 Segundo a OMS, cerca de 80% de todas as doenças que 
se alastram nos países em desenvolvimento são provenientes 
da água de má qualidade. As doenças mais comuns, de 
transmissão hídrica, são: 
 
 
 
 
Fonte: RICHTER, 
 C. A. Tratamento de água. 
Ed. Blucher, 2013 
DOENÇA AGENTE PATOGÊNICO 
Febre tifóide Salmonela tifóide 
Febres paratifóides Salmonelas paratifóides 
Disenteria bacilar Bacilo desintérico 
Disenteria amebiana Entamoeba histolítica 
Cólera Vibrião da cólera 
Diarréia Enterovírus, E. Coli 
Hepatite infecciosa Vírus tipo A 
Giardiose Giárdia Lamblia 
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CLASSIFICAÇÃO 
 A classificação básica dos tipos de água se dá de acordo 
com a sua utilização. Assim, a água utilizada pode ser 
classificada em: 
- Água para consumo humano/doméstico/animais; e 
- Água para consumo industrial . 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Notas de aula, disciplina de Processos Químicos e Bioquímicos, UFRRJ, 17/02/2005 14 
CLASSIFICAÇÃO 
 A água industrial destina-se aos processos industriais, tais como: 
geração de vapor, resfriamento, limpeza eletrolítica, lavagem de peças, 
redes de prevenção contra incêndios, dentre outros. Para estes 
processos, a água utilizada pode ser de qualidade inferior à água 
potável. Contudo, há empregos específicos, como na indústria 
farmacêutica, que necessita de água em graus de pureza muito 
elevados. Assim, a água paraconsumo industrial é subclassificada em: 
- Água para uso geral; 
- Água de processo; 
- Água de refrigeração; e 
- Água para geração de vapor. 
 
Fontes: Notas de aula, disciplina de Processos Químicos e Bioquímicos, UFRRJ, 17/02/2005; 
SHREVE, R. N., Indústrias de Processos Químicos, Ed. Guanabara Dois, 1980, 4ª ed. 
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CLASSIFICAÇÃO 
 Alguns termos são bastante utilizados, a saber: 
 
- Água potável: destinada ao consumo humano/animal por 
apresentar as condições ideais para a saúde. Pode ser tratada ou 
retirada de fontes naturais. 
 
- Água salobra: é uma água de aparência turva. Possui grandes 
quantidades de sal ou outra substância dissolvida. Não pode ser 
consumida pelo ser humano. É muito encontrada em regiões de 
mangue (áreas alagadas próximas ao litoral). O CONAMA classifica 
águas com salinidade superior a 0,5% inferior a 30%. 
 
 Fontes: http://www.suapesquisa.com/ecologiasaude/tipos_agua.htm; 
CONAMA 357 
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CLASSIFICAÇÃO 
- Água salgada: é a conhecida água do mar. Possui grande 
quantidade de sais, principalmente o cloreto de sódio. O 
CONAMA classifica águas com salinidade superior a 30%. 
 
- Água contaminada: geralmente presente em rios e lagos 
que recebem esgotos ou resíduos industriais. Não pode ser 
consumida, pois apresenta microrganismos que transmitem 
doenças ou produtos químicos que prejudicam a saúde 
humana. 
 
 Fontes: http://www.suapesquisa.com/ecologiasaude/tipos_agua.htm; 
CONAMA 357 
 
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CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA 
 A água pura, a temperatura ambiente, é um 
líquido incolor, inodoro, insípido e transparente. 
Entretanto, por ser ótimo solvente, nunca é encontrada 
no estado de absoluta pureza, contendo várias impurezas 
que vão desde alguns mg/L na água da chuva, a mais de 
30 g/L na água do mar. 
 
 
 
 
 
 
Fonte: RICHTER, C. A. Tratamento de água. Ed. Blucher, 2013 
18 
CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA 
 As impurezas mais comuns, os estados em que se 
encontram e os seus principais efeitos: 
 
 
ESTADO TIPO COR TURBIDEZ ACIDEZ SABOR ODOR 
SUSPENSÃO 
Algas e 
protozoários 
    
Areia, silte e 
argila 
 
Resíduos 
industriais e 
domésticos 
     
COLOIDAL 
 
Bactérias e vírus 
Causam todos os efeito listados e, além de patogênicos, 
podem causar prejuízos às instalações industriais 
Substâncias de 
origem vegetal 
   
Sílica e argilas  19 
CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA 
 Há ainda as impurezas dissolvidas, as quais 
compreendem uma grande variedade de substâncias 
de origem mineral, compostos orgânicos e gases, que 
dão origem a alterações na qualidade da água, cujos 
efeitos dependem da sua composição e concentração. 
 
 
 
 
 
 
Fonte: RICHTER, C. A. Tratamento de água. Ed. Blucher, 2013 
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CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA 
 A qualidade de uma determinada água é avaliada por 
um conjunto de parâmetros pré-determinados por 
análises físicas, químicas e biológicas. A qualidade da 
água está sujeita a inúmeros fatores, e só pode ser 
suficientemente conhecidos através de análises que 
abranjam diversas estações do ano. 
 
 
 
 
Fonte: RICHTER, C. A. Tratamento de água. Ed. Blucher, 2013 
 
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CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA 
FÍSICAS QUÍMICAS 
COR ALCALINIDADE 
TURBIDEZ ACIDEZ 
pH DUREZA 
SABOR E ODOR TEOR DE Fe e Mn 
TEMPERATURA CLORETO E SULFATOS TOTAIS 
CONDUTIVIDADE ELÉTRICA 
IMPUREZAS ORGÂNICAS E 
NITRATOS 
OXIGÊNIO DISSOLVIDO (OD) 
DEMANDA DE OXIGÊNIO 
FENÓIS E DETERGENTES 
SUBSTÂNCIAS TÓXICAS 
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA 
ÁGUA 
 COR 
 
- Normalmente, a cor na água é devida à ácidos húmicos 
e tanino, originado da decomposição de vegetais. 
 
- A cor é sensível ao pH. A sua remoção é mais fácil ao 
pH baixo. Quanto mais alto o pH, mais intensa é a cor. 
 
 
 
 
Fonte: RICHTER, C. A. Tratamento de água. Ed. Blucher, 2013 
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA 
ÁGUA 
 TURBIDEZ 
- É devido à presença de partículas suspensas com tamanhos 
variando desde suspensões grosseiras até os colóides 
- Unidades de medida: Jackson Turbidity Unit (JTU) e 
Nephelometric Turbidity Unit (NTU) 
 
O funcionamento do turbidímetro consiste, basicamente, em 
atravessar um feixe de luz na amostra e sensibilizar uma célula 
fotoelétrica com a luz que atravessou a amostra. O aparelho já 
possui uma correlação, em seu software, entre a quantidade de luz 
que sensibilizou a célula fotoelétrica e a turbidez 
 
Fontes: RICHTER, C. A. Tratamento de água. Ed. Blucher, 2013; 
CIENFUEGOS, F.; VAITSMAN, D. Análise instrumental. Interciência: Rio de Janeiro, 2000. 
 
 
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CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA 
ÁGUA 
 pH 
-Termo usado para expressar a intensidade de uma condição ácida 
ou alcalina de uma solução 
- Pode ser medido utilizando-se titulações, papéis indicadores ou 
peagâmetros. 
 
O funcionamento do peagâmetro consiste, basicamente, na ddp 
gerada entre a solução investigada e o eletrodo de referência. O 
aparelho já possui uma correlação, em seu software, entre a ddp e o 
pH 
 
Fontes: RICHTER, C. A. Tratamento de água. Ed. Blucher, 2013; 
CIENFUEGOS, F.; VAITSMAN, D. Análise instrumental. Interciência: Rio de Janeiro, 2000. 
25 
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA 
ÁGUA 
 SABOR E ODOR 
São considerações subjetivas. Logo, de difícil avaliação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: RICHTER, C. A. Tratamento de água. Ed. Blucher, 2013; 
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CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DA 
ÁGUA 
 ALCALINIDADE 
- É devida, com maior frequência, a HCO3
-, produzidos 
pela ação do gás carbônico dissolvido na água ou sobre 
a lixiviação de rochas calcáreas, CO3
-2. Contudo, 
também ocorre devido a ação do HO- 
 
- Está relacionada com a coagulação, redução de dureza, 
e prevenção de corrosão 
 
 
 
Fonte: RICHTER, C. A. Tratamento de água. Ed. Blucher, 2013; 
 
 
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CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DA 
ÁGUA 
 ACIDEZ 
- A acidez devida ao CO2
 está na faixa de pH 4,5-8,2 
- A acidez a pH abaixo de 4,5 geralmente é causado por 
ácidos fortes, oriundos de esgotos industriais 
 
 
 
 
 
 
Fonte: RICHTER, C. A. Tratamento de água. Ed. Blucher, 2013; 
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CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DA 
ÁGUA 
 -DUREZA 
- É conferida à água devido à presença principalmente dos 
íons Ca+2 e Mg+2 e, em menor grau, os íons Fe+2 e Sr+2 
- Causa incrustações nos sistemas de água quente 
- Não permite a formação de espuma pelos sabões 
- É expressa em termos de CaCO3, e é classificada como: 
 
 
 
 
 
 
Fonte: RICHTER, C. A. Tratamento de água. Ed. Blucher, 2013; 
 
CLASSIFICAÇÃO [CaCO3,] (mg/L) 
Água mole x< 50 mg/L 
Água de dureza moderada 50 < x < 150 mg/L 
Água dura 150< x < 300 mg/L 
Água muito dura x > 300 mg/L 
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CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DA 
ÁGUA 
 FERRO E MANGANÊS 
- Conferem sabor amargo, adstringente e cor amarelada 
e turva, sendo por isso, prejudicial às lavanderias e 
bebidas gaseificadas. 
 
- É adotado o limite de 0,3 mg/L 
 
 
 
 
 
Fonte: RICHTER, C. A. Tratamento de água. Ed. Blucher, 2013; 
 
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CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DA 
ÁGUA 
 DEMANDA DE OXIGÊNIO 
A maioria dos compostos orgânicos são instáveis e 
podem ser oxidados biológica ou quimicamente, 
resultando em compostos finais mais estáveis como CO2, 
NO3 e H2. 
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CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DA 
ÁGUA 
 DEMANDA DE OXIGÊNIO 
 
- Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)- É a 
quantidade de oxigênio necessário ao metabolismo das 
bactérias aeróbias que destroem a matéria orgânica 
 
- Demanda Química de Oxigênio (DQO)- Permite a 
avaliação da carga de esgoto doméstico ou industrial 
em termos da quantidadede oxigênio necessária para a 
sua total oxidação em CO2 e H2O. 
 32 
 
 
 A portaria 2914/2011, do Ministério da Saúde, dispõe 
sobre os procedimentos de controle e de vigilância da 
qualidade da água para consumo humano e seu padrão 
de potabilidade. 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE 
ÁGUA - ETA 
 O sistema convencional trata água com teores de 
impurezas elevados. Durante o tratamento, a água 
passa pelas seguintes etapas: coagulação, floculação, 
decantação e filtração, que serão abordadas em 
seguida. Também serão discutidas desinfecção, 
fluoretação, que são etapas comuns a todas tipologias e 
correção de pH. 
 
 
 
 
 
Fonte: “Abastecimento de água”. NUCASE, Belo Horizonte, 2007. 
34 
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE 
ÁGUA - ETA 
 Coagulação: é a mistura de produtos químicos 
(coagulante) na água a ser tratada, de forma que as 
impurezas (partículas) e alguns contaminantes 
dissolvidos são “desestabilizados” para começar a 
formar partículas maiores. Esta mistura pode ser 
realizada em um misturador hidráulico ou 
mecanizado. 
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36 
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE 
ÁGUA - ETA 
 Floculação: após a coagulação, a água é conduzida 
para floculadores, local onde os flocos serão formados. 
 Os floculadores são divididos em várias câmaras, 
dentro das quais a intensidade de agitação da água vai 
diminuindo gradativamente, e forma a não se quebrar os 
flocos que estão sendo formados. 
 Semelhante aos misturadores, os floculadores 
também podem ser mecanizados ou hidráulicos. 
 
 
Fonte: “Abastecimento de água”. NUCASE, Belo Horizonte, 2007. 
37 
38 
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE 
ÁGUA - ETA 
 Decantador: após a formação dos flocos, a água é 
conduzida para os decantadores. A decantação é um 
processo em que se promove a sedimentação dos 
flocos formados, retirando, assim, parte das impurezas 
contidas na água. 
 
 
 
 
 
 
Fonte: “Abastecimento de água”. NUCASE, Belo Horizonte, 2007. 
39 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE 
ÁGUA - ETA 
 Tratamento com flotação 
Este sistema de tratamento é principalmente utilizado 
quando a água a ser tratada forma flocos com baixa 
velocidade de sedimentação. A sequência de tratamento é a 
mesma do tratamento convencional, sendo a decantação 
substituída ou não pela flotação. 
Na flotação, a água que sai do floculador é conduzida para 
um tanque (flotador). Os flocos são arrastadas para a 
superfície deste tanque, por meio da ação de microbolhas. As 
microbolhas são formadas por equipamentos especiais, como 
bomba e compressor de ar. Elas aderem aos flocos, 
provocando sua subida até a superfície do tanque, sendo daí 
retirados. A água, então, sai clarificada (limpa) do tanque. 
 
 
Fonte: “Abastecimento de água”. NUCASE, Belo Horizonte, 2007. 
 41 
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE 
ÁGUA - ETA 
 Desinfecção: a desinfecção tem o objetivo de eliminar 
os organismos patogênicos que porventura não 
tenham sido retirados durante o tratamento de água. 
Existem diversos meios e produtos para se fazer a 
desinfecção, podendo-se citar: o uso do cloro, 
hipoclorito de cálcio, hipoclorito de sódio, dióxido de 
cloro, ozônio e radiação ultravioleta. 
 
 
 
Fonte: “Abastecimento de água”. NUCASE, Belo Horizonte, 2007. 
 
 
 
 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE 
ÁGUA - ETA 
Desinfecção 
- Cloro e seus compostos são os desinfetantes mais 
utilizados no Brasil. Devido principalmente ao seu poder 
de desinfecção e ao fato de seu custo ser relativamente 
acessível. 
- Fatores, como o tempo de contato, a mistura do 
produto com a água e o pH, influenciam na eficiência 
Cloração da desinfecção. 
 
 
 
Fonte: “Abastecimento de água”. NUCASE, Belo Horizonte, 2007. 
 
43 
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE 
ÁGUA - ETA 
 Fluoretação: tem como objetivo proteger os dentes 
contra cárie. Os compostos de flúor mais utilizados 
para o tratamento são: o fluorsilicato de sódio e o ácido 
fluorsilício. O uso do flúor na água é exigido pelo 
Ministério da Saúde. 
 
 
 
 
 
 
Fonte: “Abastecimento de água”. NUCASE, Belo Horizonte, 2007. 
 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE 
ÁGUA - ETA 
 Correção do pH: sempre que necessário, deve-se fazer 
a correção do pH na água antes de distribuí-la. O pH 
elevado pode provocar incrustação na tubulação. Já o 
pH baixo poder provocar corrosão da tubulação. A cal 
virgem ou hidratada são os produtos mais comuns para 
elevar o pH. Para abaixar o pH, pode-se usar ácido ou 
CO2, prática não muito utilizada. 
 
 
 
 
 
Fonte: “Abastecimento de água”. NUCASE, Belo Horizonte, 2007. 
 
45