Aula 3 Pré Tratamento

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DISCIPLINA: TRATAMENTO DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO 
ENGENHARIA AMBIENTAL E SANITÁRIA - EAMB 045 
ENGENHARIA QUÍMICA - EQUI 120 
ENGENHARIA CIVIL - ECIV 123 
PROFESSORA: IVETE VASCONCELOS LOPES FERREIRA 
 
AULA 3 - PRÉ-TRATAMENTO 
 
 
PRÉ-TRATAMENTO 
1. DECANTAÇÃO 
2. PRÉ-FILTRAÇÃO 
3. GRADEAMENTO 
4. AERAÇÃO 
 
 
1. PRÉ-TRATAMENTO COM DECANTAÇÃO: 
• Utilizado em mananciais cujas nascentes são próximos a montanhas (países andinos) 
 épocas chuvosas  picos de SS e turbidez  inviabiliza o funcionamento da ETA. 
• Possibilita a sedimentação de partículas de tamanho da ordem de 1 mm 
• A água captada é conduzida a um lago com TDH > 2 meses. 
• Dependendo do TDH  remoção considerável de bactérias, protozoários, e outros 
organismos. 
• Tem a vantagem de poder isolar a água bruta, protegendo-a contra descargas 
acidentais no manancial. 
• Entretanto, com a clarificação da água e a penetração de luz  se houver nutrientes 
(N, P) na água, pode desencadear o processo de eutrofização. 
 
 Maquete da ETA – Águas do Cávado Portugal 
 
 Reservatórios de água bruta Captação 
 
2. PRÉ-FILTRAÇÃO 
Pré-Filtração Dinâmica em Pedregulho 
• Usada para remover impurezas ou 
• Usada para amortecer picos de turbidez ou de Sólidos Suspensos (SS) 
• Substancial remoção de microrganismos coliformes totais e fecais (80 a 90%) 
 
 
 
 
DECANTAÇÃO 
Esquema de uma Unidade de Pré-filtração Dinâmica em Pedregulho 
 
Meio granular, sob o qual situa-se um sistema de drenagem, geralmente constituído por tubos 
perfurados. Nessa unidade, uma parcela da vazão afluente escoa superficialmente e outra 
infiltra, sendo coletada e encaminhada para unidades subsequentes. 
Previsão de uma caixa de recepção da parcela de água que escoa superficialmente, a qual deve 
ser recirculada. 
 
 
Esquemas de Diferentes Unidades de Pré-Filtração 
 
Di Bernardo et al. (1999) 
 
 
(Di Bernardo et al., 1999) 
Representação da Filtração em Múltiplas Etapas - FiME 
 
(Di Bernardo et al., 1999) 
 
3. GRADEAMENTO 
 Impede a entrada de suspensões grosseiras na ETA (materiais que flutuam), que 
causam desgastes nas bombas e outras instalações. 
 Deve ser localizado na captação. 
 O gradeamento é composto por grades metálicas, paralelas, de mesma espessura e 
igualmente espaçadas. 
 O espaçamento entre as grades é escolhido em função do material que se deseja reter 
e dos equipamentos a proteger. 
 Grades grosseiras  4 a 5 centímetros de espaçamento 
 Grades médias  2,5 centímetros de espaçamento 
 Grades finas  de 1 a 2 centímetros 
 Grades ultrafinas  0,3 a 1 cm 
 Também podem ser usadas telas. 
 
 Grade fixa Grade removível 
 
 
Grade auto-limpante 
Grade de Canal Basculante e Auto-Limpante - dispositivo de peneiramento auto-limpante que 
fica no canal e utiliza elementos de filtragem singular, projetado para remover 
automaticamente uma ampla gama de sólidos flotantes e suspensos de água. 
 
• as barras podem ser instaladas na vertical ou inclinadas 
• inclinação com a horizontal: 
 45 a 60º (limpeza manual) 
 60 a 90º, mais comum 75 a 85º (limpeza mecânica) 
• Velocidade de passagem nas grades: 
 Vmáx = 1,20 m/s (vazões máximas) 
 Vméd = 0,60 m/s (vazões médias) 
 Vmín = 0,40 m/s 
 
 
 
 
 
4. AERAÇÃO 
DEFINIÇÃO: Processo pelo qual uma fase gasosa – normalmente o ar – e a água são colocadas 
em contato estreito com a finalidade de transferir substâncias voláteis da água para o ar e 
substâncias solúveis do ar para a água, de forma a obter-se o equilíbrio satisfatório entre os 
teores das mesmas. 
OBJETIVOS: 
1. Remoção de gases dissolvidos em excesso nas águas e também de substâncias 
voláteis, a saber: 
• Gás carbônico em teores elevados que torna a água agressiva; 
• Gás sulfídrico que provoca sabor e odor desagradáveis à água; 
• Substâncias aromáticas voláteis, causadoras de odor e sabor; 
• Excesso de cloro e metano (odor e sabor) 
2. Introdução de gases na água 
• Oxigênio para oxidação de compostos ferrosos e manganês; 
• Aumento dos teores de oxigênio dissolvidos na água. 
APLICABILIDADE 
• Águas com carência (O2) ou excesso de gases (CO2, H2S – gás sulfídrico) e substâncias 
voláteis intercambiáveis, ferro facilmente oxidável. 
• Geralmente, o processo se aplica em águas que não estão em contato com o ar: 
• Águas subterrâneas (poços); 
• Águas captadas em galerias de infiltração; 
• Águas provenientes de partes profundas de grandes represas. 
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
Fatores intervenientes na troca gasosa entre ar/água ou água/ar: 
• Material volátil 
• Temperatura 
• Pressão parcial do gás na atmosfera do aerador 
• Resistência específica à transferência 
• Turbulência 
• Tempo de exposição 
• Relação área de transferência/volume do líquido 
Velocidade de transferência de um gás: 
 
 
 
Co = concentração inicial do gás (t = 0) 
Cs = concentração de saturação 
Ct = concentração no tempo t 
KL = coeficiente de transferência 
A = área através da qual ocorre a transferência 
V = volume da água 
 
AERADOR DE CASCATA 
• Indicado para remoção de CO2 e substâncias voláteis 
• Pequenas vazões 
• Taxa de aplicação de 800 a 1000 m3/m2.d (cálculo sobre a área de maior projeção) 
• Reduções de CO2 entre 20 e 45% 
Determinam a concentração de 
saturação do gás ou o valor de 
equilíbrio 
 
t
V
A
K
L
L
eCoCsCtCsIntegrandoCtCs
V
A
K
t
C .
)()()(




• Plataformas circulares ou retangulares 
• Espaçamento entre plataformas: 0,25 a 0,50 m 
• Altura total de queda  0,75m até 3 m 
 
 
Aerador de Cascata 
 
AERADOR DE TABULEIRO 
• Mais indicados para adição de O2 e oxidação de compostos ferrosos ou manganosos. 
• Três a nove tabuleiros ou bandejas distanciadas entre si de 0,30 a 0,75 m 
• Camada de coque (carvão) que oferece superfície de contato e concorre para acelerar 
as reações de oxidação. 
• Remoção de até 90% de CO2 
• Taxa de aplicação: 540 a 1630 m3/m2.d. 
 
Aerador de Tabuleiro 
 
Aerador de Tabuleiro 
 
 
AERADORES DE REPUXO 
• São os mais eficientes para intercâmbio de gases e substâncias voláteis. 
• Para grandes instalações. 270 a 815 m3/m2.dia. 
• Remoção de CO2 superior a 70%. 
• Compreendem tubulações sobre um tanque de coleta de água dotadas de uma série 
de bocais de aspersão. A água, distribuída uniformemente pelos bocais, sai através dos 
mesmos com uma velocidade alta em função da pressão inicial (carga hidráulica). 
• Pressão da água: 2 a 7 m  P = f(altura que se deseja p/ o jato, tempo de exposição). 
• Tempo de exposição: elevação e queda (Jato vertical) 
 
Azevedo Netto 
Fórmulas hidráulicas (aeradores verticais): 
 Altura de elevação: 
 
 Vel. de saída do bocal: 
 
 
 Área do bocal : 
 
 Tempo de exposição: Aerador vertical 
 
Cv = coeficiente de velocidade do bocal (0,80 a 0,95) 
H = carga hidráulica total do bocal (pressão de água, m) 
q = vazão em cada bocal 
g = aceleração da gravidade (9,81 m/s2) 
T = tempo de exposição = tempo de elevação + tempo de queda 
Para aeradores de repuxo não verticais, t: 
 
 α = ângulo de saída do aspersor coma horizontal 
 
EXERCÍCIO 
Dimensionar um aerador de repuxo vertical para atender uma ETA cuja vazão é de 50 L/s. Este 
será instalado em um tanque e composto por um tubo em “U” de 150 mm (6”), dotado de 6 
bocais em cada ramo (total de 12 bocais). A pressão na tubulação será de 4,5 metros. Adotar 
espaçamento entre os bocais de 0,75 m. 
 
 
 
HCh v 
2
HgCV V  20
0V
q
S 
g
V
T 0
2

g
H
senCt V


2
2 
AERADOR TIPO DIFUSOR 
• Consistem em 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. Para aumentar o 
tempo de contato, faz-se a água avançar em fluxo espiral ao longo do tanque. 
• Para tanto, os difusores são posicionados junto a uma das paredes do tanque. 
 
 
Tanque de aeração Difusores 
 
Parâmetros de projeto do tanque de aeração: 
• Relação comprimento/largura < 2 (NBR 12216) 
• Profundidade do tanque: 2,5 a 4,0 metros (NBR 12216) 
• O comprimento é calculado considerando o tempo de permanência que varia de 10 a 
30 minutos. (a NBR 12216 recomenda no mínimo 5 min) 
• Quantidade de ar para operação: 75 a 1125 L de ar/m3 de água aerada. 
 
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA 
ABNT – NBR 12216. Projeto de Estações de Tratamento de água de 
abastecimento público. Disponível no laboratório de informática da unidade 
acadêmica Centro de Tecnologia 
 
DI BERNARDO, L. (Coord). Tratamento de águas de abastecimento por filtração 
em múltiplas etapas. Rio de Janeiro: ABES, 1999. 114 p. 
 
RICHTER, C. A; AZEVEDO NETTO, J. M. Tratamento de água: tecnologia 
atualizada. São Paulo: Edgard Blucher, 2001. 332 p. ISBN 8521200536