Dimensionamento de eta

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MINAS GERAIS
CAMPUS DIVINÓPOLIS
TRATAMENTO DE ÁGUA DE ABASTECIMENTO
Dimensionamento de ETA para município 
Divinópolis
2018
TRATAMENTO DE ÁGUA DE ABASTECIMENTO
Dimensionamento de ETA para município 
Trabalho apresentado à disciplina: 
Professor: 
Divinópolis
2018
TRATAMENTO DE ÁGUA DE ABASTECIMENTO
Dimensionamento de ETA para município 
Trabalho apresentado à disciplina: 
Aprovado em: ___/___/___
_________________________________________
Professor 
Divinópolis
2018
 “No meio da dificuldade encontra-se a oportunidade..”
(Albert Einstein) 
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO
	A qualidade da água é imprescindível para o desenvolvimento da sociedade, pois ela está diretamente a qualidade de vida e a saúde dos seres humanos. Por meio do tratamento de água é que conseguimos alcançar a potabilidade que indica o atendimento padrões mínimos exigidos para o consumo. Considerando a cidade de Piumhi como fonte de estudo para o dimensionamento de uma ETA (Estação de Tratamento de Água) analisamos diferentes características da mesma. 
	Piumhi tem a população estimada de 34.525 habitantes, é localizada a mesorregião Oeste do Estado de Minas Gerais (região centro-oeste), com 902 km² de área e uma altitude de 793 metros, clima tropical com a temperatura média de 22 graus Celsius e vegetação de cerrado. Tem limites com os municípios de Doresópolis, Bambuí, São Roque de Minas, Capitólio, Pimenta, Guapé, Pains e Vargem Bonita e está a  256 quilômetros da capital Belo Horizonte capital de seu estado.
	 A cidade apresenta 92.7% de domicílios com esgotamento sanitário adequado, 62% de domicílios urbanos em vias públicas com arborização e 30% de domicílios urbanos em vias públicas com urbanização adequada (presença de bueiro, calçada, pavimentação e meio-fio).
	A economia do município é predominantemente voltada para a agropecuária, destacando-se a produção do café, milho, feijão, leite e derivados, além do gado leiteiro e de corte. O município ainda é considerado o 5° maior polo de café do Estado de Minas Gerais, segundo dados recentes do Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior, no ano de 2014 o município de Piumhi manteve-se em 1º lugar no ranking de comércio exterior do centro oeste de Minas Gerais e em 282º posição do ranking do municípios brasileiros. Seu comércio conta com estabelecimentos comerciais em todos os setores e possui boa infraestrutura, sendo base regional por seu suporte e disponibilidade de produtos.
	Piumhi é, ainda, um dos municípios produtores do queijo da canastra. A marca registrada "Queijo Canastra" é piuiense. 
	
2 Sistema de tratamento Convencional
	O sistema de tratamento de água convencional acontece por meio de processos físicos e químicos, acarretando nos índices mínimos desejados para o consumo. O sistema é composto de adutora, floculadores, decantadores, filtros e reservatórios e é denominado convencional por ser comum na maioria das estações de tratamento de água. Conforme descrito, o sistema convencional atende plenamente as necessidades de um eficiente processo de tratamento, compondo a maioria das estruturas de Tratamento de Água.
	Figura 1: Esquema de purificação da agua doce para consumo
2.1 Coagulação
	Coagulação é a desestabilização das partículas suspensas, ou seja, a remoção das forças que as mantém separadas. O processo de coagulação, usado na maioria das estações de tratamento, envolve a aplicação de produtos químicos para precipitação de compostos em solução e desestabilização de suspensões coloidais de partículas sólidas, que, de outra maneira, não poderiam ser removidas por sedimentação, flotação ou filtração. Os colóides são apresentados por partículas que tem uma faixa de tamanho de 1 nm (10-7) a 0,1 nm (10-8), e causam cor e turbidez. As partículas coloidais não sedimentam e não podem ser removidas por processos de tratamento físicos convencionais. Nas estações de tratamento de água convencionais usam como agente coagulante, Sulfato de Alumínio Ferroso Líquido. Nesta etapa também podem ser utilizados agentes alcalinizantes (Cal Hidratada), caso haja necessidade de correção de pH para uma atuação mais efetiva do coagulante. Na coagulação ocorre o fenômeno de agrupamento das impurezas presentes na água e, na floculação, a produção efetiva de flocos. 
	Perante a incapacidade de remoção satisfatória das impurezas presentes nas águas destinadas ao abastecimento humano pela sedimentação simples, o tratamento convencional em ETA’s utiliza substâncias coagulantes, que reagem com a alcalinidade do meio, seja ela natural ou adicionada, formando polímeros com valor de carga superficial positiva (hidróxidos). Estes atraem as cargas negativas dos colóides em suspensão formando partículas de maior tamanho, denominadas flocos e que apresentam velocidade de sedimentação superior (MACEDO, 2007).
Figura 2: Demonstra a reação das impurezas ao acionar o agente coagulante
2.2 Floculação
	A floculação é o transporte das partículas dentro do líquido para que tenham contato, geralmente estabelecendo pontes entre si e formando uma malha tridimensional de coágulos porosos. Após a coagulação, a água é direcionada ao floculador, onde é adicionado o polímero, que é um auxiliar da floculação. É um composto químico de grande cadeia molecular que auxilia a aumentar o tamanho dos flocos que ganham peso no floculador. Dependendo da característica química da água, escolhe-se qual polímero será usado (catiônico, aniônico ou neutro). Para algumas águas não é necessária sua adição no floculador. Na parte seguinte a água é agitada fortemente por cerca de 30 segundos por um agitador mecânico, com a finalidade de aumentar a dispersão do coagulante. Depois o sistema é agitado lentamente, permitindo o contato entre as partículas. 
	As reações químicas que se iniciam na unidade de mistura rápida possibilitam que as impurezas presentes na água possam se aglomerar, formando flocos na unidade de floculação. Nesta unidade não ocorre remoção de de impurezas, mas apenas o acondicionamento da água que será encaminhada para decantadores, floculadores ou filtros da ETA, através do aumento das partículas (HELLER & PÁDUA, 2006).
Figura 3: Agitador mecânico usado em floculação da água
	Essas partículas aglutinadas são então encaminhados para outra etapa do tratamento, que é a sedimentação e a decantação.
2.3 Decantação ou sedimentação
	A teoria da sedimentação baseia-se no fato de que qualquer partícula não coloidal, suspensa em um meio líquido em repouso e de menor massa específica, será acelerada pela ação da gravidade até que as forças de resistência viscosa e de deformação do líquido sejam iguais a resultante do peso efetivo da partícula. A partir deste momento sua velocidade descendente será constante, a qual é denominada velocidade terminal de sedimentação, ou simplesmente velocidade de sedimentação.
Figura 4: Decantador convencional
	
HELLER & PÁDUA (2006) afirmam que a implementação destas unidades é justificada em ETA’s nas quais a água submetida ao tratamento apresenta concentrações de sólidos (dissolvidos, coloidais e/ou suspensos) elevadas, como etapa preliminar ao processo de filtração. O projeto destas unidades deve considerar a taxa de aplicação superficial, que está diretamente relacionada com a velocidade de sedimentação das partículas suspensas.
	Uma outra alternativa para a decantação é a flotação. Ao contrário da decantação, onde os flocos vão para o fundo do tanque pela força da gravidade, na flotação os flocos são arrastados para a superfície do tanque devido a adição de água com microbolhas de ar que fazem os flocos flutuarem para depois serem removidos. A utilização de um decantador ou de um flotador em uma ETA, depende dascaracterísticas da água bruta a ser tratada.
2.4 Filtração
	A filtração é um processo físico em que a água atravessa um leito filtrante, , de modo que partículas em suspensão sejam retidas produzindo um efluente mais limpo. Tradicionalmente existem dois processos distintos de filtração: filtração lenta e filtração rápida. A opção por um dos métodos depende principalmente da qualidade da água bruta e do volume a ser tratado e implica em profundas diferenças no projeto da ETA. 
	Nesse processo de filtração consiste na remoção das partículas suspensas, coloidais e de microorganismos presentes na água que escoa através de um meio filtrante, o qual pode ser composto de uma ou de várias camadas de areia de diferentes granulometrias, carvão (antracito) ou camadas alternadas de areia e carvão. É nesta etapa que as partículas mais finas e leves, que não foram retidas nos decantadores são removidas da água. É considerado como um processo final de remoção de impurezas na ETA, portanto é um dos responsáveis pelo cumprimento dos padrões de potabilidade da água. Na filtração as impurezas são retidas num meio filtrante sendo necessária à lavagem dos filtros após certo período de tempo, geralmente, realizada com a introdução de água com alta velocidade no sentido ascensional. A água utilizada na lavagem, normalmente, retorna ao início do processo de tratamento.
Figura 5: Filtro projetado para filtragem rápida
	 Para realizar a remoção de tais impurezas da água é necessário analisar o tipo de material que se deseja separar, como também, o tipo de filtro que será o mais adequado para tal processo. Deste modo, é possível verificar a velocidade com que a água passa pelo mesmo e denominar qual filtro será mais apropriado: o filtro lento ou o filtro rápido (RICHTER, NETTO, 2007).
2.5 Desinfecção
	Após a filtração, alguns microrganismos patogênicos podem ainda estar presentes na água. Para removê-los, utiliza-se cloro como desinfetante. A desinfecção é a destruição ou inativação de organismo patogênicos capazes de provocar doenças ou outros organismos indesejáveis. Para efetuar a desinfecção de águas de abastecimento utiliza-se de um agente físico ou químico (desinfetante), o cloro, e por isso o termo desinfecção é comumente substituído por cloração. Além do Cloro, há a possibilidade de utilização de outros agentes desinfectantes, citados em ordem de freqüência: Ozônio, luz ultra- violeta e íons de prata.
Figura 6: Sistema utilizado na desinfecção da água
	Conforme DI BERNARDO & DANTAS (2005) para serem usados nas ETA’s, os desinfetantes devem apresentar as seguintes características: 
• Destruir microorganismos patológicos; 
• Oferecer condições seguras de transporte, armazenamento, manuseio e aplicação na água; 
• Determinar sua concentração na água, por meio de experimentos laboratoriais; 
• Produzir residual persistente na água, assegurando sua qualidade contra eventuais contaminações nas diferentes partes do abastecimento; 
• Não ser tóxico ao ser humano ou aos animais;
2.6 Fluoretação
	A fluoretação da água de abastecimento público é efetuada através de compostos à base de fluor. A aplicação destes compostos na água de abastecimento público contribui para a redução da incidência de cárie dentária em até 60% , se as crianças ingerirem desde o seu nascimento, quantidades adequadas de íon fluoreto. 	No Brasil, a fluoretação das águas de abastecimento público é obrigatória, por lei federal, desde 1975, onde há estação de tratamento da água (ETA). Contudo, dados os benefícios que a medida proporciona, ela é feita mesmo em municípios que não contam com ETA, e cujo sistema de abastecimento de água é misto com poços artesianos, ou exclusivamente com base em poços.
Figura7: Processo de fluoretação
	Esta medida representa uma ótima relação custo benefício, pois a adição de flúor a níveis que obtenham a máxima proteção contra a cárie (1,0 a 1,2 mg/L), representa um custo bastante reduzido. Cerca de US$ 0,8 por pessoa/ano e de US$ 0,03 por pessoa/ano nos EUA e na cidade de São Paulo, respectivamente (NEWBURN, 1998 apud MACEDO, 2006; FRIAS, 2006).