Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
UNVERSIDADE PAULISTA – UNIP Engenharia Civil 10° semestre ISRAEL DE SOUZA LENADRO APS – Atividades Práticas Supervisionadas Relatório de uma Estação de Tratamento de Água Potável Ribeirão Preto – SP 2020 ISRAEL DE SOUZA LENDRO RA: C09EEC-5 TURMA:TT0T18 APS – Atividades Práticas Supervisionadas Relatório de uma Estação de Tratamento de Água Potável Esse trabalho técnico apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina 525x Atividade Pratica Supervisionada, 8° semestre, do curso de engenharia civil na universidade paulista de Ribeirão Preto. Orientador: Prof. Mestre Fernando Brant Ribeirão Preto – SP 2020 RESUMO O presente trabalho tem por objetivo apresentar os principais tipos de tratamento de água empregados pelos serviços públicos de abastecimento de água, procurando sintetizar o máximo possível todos os conteúdos. Quanto ao tratamento, relacionei os principais elementos a serem considerados juntamente com os principais produtos químicos, materiais e equipamentos, as finalidades do tratamento e principais métodos de tratamento. A água é uma das substâncias mais importantes existentes na terra devido a sua utilidade e necessidade humana. Portanto, como não é encontrada pura na natureza e sim em matéria prima, a água bruta, é necessário um cuidado adequado para consumo. Assim, constitui-se a inserção de uma estação de tratamento de água com a finalidade de transformar essa água de consumo impróprio em água potável. Todavia, para tratar a água em uma estação de tratamento de esgoto (ETA) tem-se diversos aspectos imprescindíveis a serem seguidos cumprindo a legislação específica para tornar a água tratada, ou seja, o produto final onde os parâmetros físicos e químicos atendam aos padrões de potabilidade da água. O estudo de caso visa apresentar o procedimento de uma estação de tratamento de água do tipo convencional no qual é seguida de diversas etapas, dentre elas estão presentes a coagulação, floculação, decantação, filtração, desinfecção e distribuição. Palavras – Chave: Estação de tratamento, Água, Manancial, Potável ABSTRACT This work aims to present the main types of water treatment employed by public water supply services, seeking to synthesize as much as possible all the contents. As for treatment, I listed the main elements to be considered together with the main chemicals, materials and equipment, the purposes of the treatment and the main methods of treatment. Water is one of the most important substances on earth due to its usefulness and human need. Therefore, as it is not found pure in nature but in raw material, raw water, adequate care is necessary for consumption. Thus, a water treatment plant is inserted in order to transform this water of improper consumption into drinking water. However, to treat the water in a sewage treatment plant (ETA) there are several essential aspects to be followed, complying with the specific legislation to make the water treated, that is, the final product where the physical and chemical parameters meet the standards of drinking water. The case study aims to present the procedure of a water treatment plant of the conventional type in which it is followed by several steps, among which are coagulation, flocculation, decantation, filtration, disinfection and distribution. Keywords: Treatment plant, Water, Source, Potable SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 6 2. JUSTIFICATIVA ................................................................................................... 7 3. OBJETIVO ............................................................................................................ 7 4. DESENVOLVIMENTO .......................................................................................... 8 2.1. HISTÓRICO ETA RIBEIRÃO PRETO ........................................................................ 8 2.2. CAPITAÇÃO DE ÁGUA SUBTERRÂNEA ..................................................................... 8 2.3. AQUÍFERO GUARANI ........................................................................................... 13 2.4. DESPERDÍCIO DE ÁGUA ...................................................................................... 13 5. ETAPAS DO PROCESSO DE TRATAMENTO DE ÁGUA ................................ 14 3.1. CAPITAÇÃO DE ÁGUA SUPERFICIAL ...................................................................... 14 3.2. ADUÇÃO DE ÁGUA BRUTA ................................................................................... 15 3.3. TRATAMENTO DE ÁGUA ...................................................................................... 15 3.3. CONCEITOS BÁSICOS ......................................................................................... 15 3.4. ÁGUA PARA CONSUMO HUMANO – PARÂMETROS ................................................. 16 3.5. TRATAMENTO CONVENCIONAL DA ÁGUA .............................................................. 16 3.6. COAGULAÇÃO .................................................................................................... 17 3.7. FLOCULAÇÃO ..................................................................................................... 18 3.8. DECANTAÇÃO OU SEDIMENTAÇÃO ....................................................................... 21 Decantação ......................................................................................................... 22 Sedimentação Gravitacional ............................................................................... 23 3.9. FILTRAÇÃO ........................................................................................................ 24 3.10. DESINFECÇÃO ................................................................................................. 26 3.11. FLUORETAÇÃO................................................................................................. 26 6. CONTROLES DE PROCESSO .......................................................................... 27 4.1. CONTROLE ANALÍTICO ........................................................................................ 27 4.2. CONTROLE OPERACIONAL .................................................................................. 27 4.3. QUÍMICA PARA O TRATAMENTO DA ÁGUA ............................................................. 28 4.4. ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS E BACTERIOLÓGICAS ................................................ 29 4.5. PARÂMETROS FÍSICOS ....................................................................................... 29 4.6. PARÂMETROS QUÍMICOS .................................................................................... 30 4.7. PARÂMETROS BACTERIOLÓGICOS ....................................................................... 32 4.8. DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA ..................................................................................... 33 7. CONCLUSÃO ..................................................................................................... 33 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS .................................................................. 34 6 1. INTRODUÇÃO O curso de engenharia civil tem por premissa básica a formação de engenheiros que após a conclusão do curso dentre outras atribuições serão responsáveis por projetos de construções sejam estes residenciais ou industriais, dentre estes projetos destacam-se as Etas – Estações de Tratamento de Água. Sob este aspecto o presente trabalho tem por objetivo principal um primeiro contato do futuro engenheiro com o funcionamento básico de uma Eta - Estação deTratamento de Água. A principio o objetivo do trabalho era fazer uma visita tecnica em um estação de tratamento de água, porem vivemos em tempos de pandemia onde as visitas foram temporariamente suspensas. Com base nas exigências técnicas do trabalho foi elaborado o presente estudo de caso contendo as etapas do tratamento de água da cidade de Ribeirão Preto, e interior do estado de São Paulo. A definição técnica de Eta - Estação de Tratamento de Água é o local onde a água captada de qualquer manancial, seja ele superficial ou subterrâneo, passa por um processo de purificação ficando em condições ideais para o consumo humano. A água é um dos principais recursos naturais presentes no planeta, sendo o elemento primordial para a subsistência de todas as espécies existentes no meio ambiente terrestre, além de ser um recurso amplamente utilizado nas indústrias. Considerando que, nas palavras de walterler alves de souza: “De toda a água na natureza, 97,4% é salgada (oceanos) e o restante, 2,6% é representado pelos rios, lagos e fontes subterrâneas, ou seja, a superfície do planeta é de 510.000.000 km², e as águas correspondem a 70,8% desta superfície totalizando 361.000.000 km², no entanto, a maior parte desse percentual não tem um aproveitamento direto, pois formam as geleiras e lençóis profundos, onde a captação se torna economicamente inviável. Desse percentual aproveitável, cerca de 0,3%, a maior parte, está poluída ou não oferece condições para consumo.” (2007, p. 9-10). Desta forma, a sociedade busca incessantemente por alternativas que visem o tratamento para que águas impróprias ao consumo humano se tornem potáveis, através de, sendo necessárias diversas atitudes proativas, de todos os membros da sociedade civil. Entre as formas mais utilizadas, posteriormente ao processo preventivo visando à preservação dos mananciais, o processo de tratamento e purificação é aforma mais utilizada em escala global, para obter água para o consumo. Assim, necessário se faz conhecer de todos os procedimentos que são adotados para que uma água imprópria, que após passar por processos físicos químicos, se torne potável. 7 2. JUSTIFICATIVA O presente trabalho tem como objetivo expôr os futuros engenheiros à um primeiro contato com os procedimentos de tratamento de água, pois este processo é de suma importância para os seres humanos. O corpo humano é composto de cerca de 70% de água e caso fiquemos mais de 36 horas sem consumir água as consequências podem ser fatais, como também podem ser fatais as consequências do consumo de água contaminada. Estima-se que no Brasil cerca de 60% das internações hospitalares estejam relacionadas às deficiências do saneamento básico, que geram outras conseqüências de impacto extremamente negativo na qualidade e na expectativa da vida da população, havendo estudos que indicam que cerca de 90% dessas doenças se devem à ausência de água em quantidade satisfatória ou à sua qualidade imprópria para o consumo. Dentre as doenças provocadas pelo consumo de água contaminada podemos citar, as febres tifóides e paratifoide, disenterias bacilar e amebiana, cólera, esquistossomíase, hepatite infecciosa, giardíase e criptosporidiose. Outras doenças, denominadas de origem hídrica, incluem as cáries dentárias (falta de flúor), excesso de flúor (fluorose) saturnismo (decorrente do chumbo) e metahemoglobinemia (teor elevado de nitratos). Além de problemas operacionais, a escolha inadequada da tecnologia adotada no projeto da estação de tratamento de água e funcionários sem qualificação acabam por acarretar sérios prejuízos à qualidade da água produzida e em consequência trazem sérios problemas para a população local. 3. OBJETIVO Apresentar um estudo de caso da ETA – (Estação de Tratamento de Água) do município de residência do estudante, relatando todos os procedimentos necessario para que a água fique potável e propria para o consumo. No caso a residencia do estudante fica no municipio de Ribeirão preto do estado de São Paulo. O presente estudo de caso está localizado na Rua Amador Bueno, N° 22, à extração é realizada por água subterrânea por meio de bombas submercias e o manancial de captação é o aquífero Guarani que se estende em sete estados e alguns países. O intuito deste trabalho e mostrar as etapas do tratamento de aguá potável ate chegar nos estabelecimentos, infrmando os dois tipos de captação (subterrânea e superficial). No caso da extração realizada superficialmente por meio de bombas de sucção citarei a 8 Comasa que está localizada em Santa Rita do Passa Quatro interior do estado de São Paulo. 4. DESENVOLVIMENTO 2.1. Histórico ETA Ribeirão Preto Criado em 1969, o Daerp - Departamento de Água e Esgotos de Ribeirão Preto é uma autarquia que administra com exclusividade os serviços de abastecimento de água e o afastamento e coleta de esgotos, atendendo a uma população superior a 700 mil habitantes. 2.2. Capitação de Água Subterrânea Atualmente, o abastecimento é feito exclusivamente por água subterrânea, retirada de 118 poços profundos com capacidade de produção de 14,84 mil metros cúbicos por hora, suficiente para atender à aproximadamente 203,4 mil ligações de água. O Daerp também possui 117 reservatórios, com capacidade de reservação de 146 mil metros cúbicos. Outros cinco reservatórios, para armazenar 6,8 mil metros cúbicos estão sendo construídos e serão entregues até dezembro de 2020. Para atender à demanda da cidade, o Daerp tem uma rede de distribuição de água de 2.350 quilômetros. Ribeirão Preto é uma cidade privilegiada em relação ao saneamento básico: 99,19% da população é servida de água encanada. Toda a água consumida e distribuída pelo Daerp vem de um imenso reservatório de águas subterrâneas chamado aquífero Guarani, que se estende por sete estados brasileiros, Argentina, Uruguai e Paraguai. Imagem 1 – Reservatório Aquífero Guarani Fonte: Google imagens, 2020 9 Imagem 2 – Lagoa formada pelo Aquífero Guarani Fonte: Google imagens, 2020 Imagem 3 – Lagoas vista de cima na zona leste de Ribeirão Preto Fonte: Google imagens, 2020 10 Para retirá-la de profundidades de mais de 200 metros, são perfurados poços tubulares profundos, conhecidos como poços artesianos. A extração é feita por bombas submersas. Ribeirão Preto tem 118 poços tubulares profundos em funcionamento. Imagem 4 – Bomba de extração Fonte: Site DAERP, 2020 Imagem 5 – Bomba de extração Fonte: Site DAERP, 2020 11 Eles são responsáveis pela captação de 14,84 mil metros cúbicos (14,84 milhões de litros) de água por hora. A cidade ate o final do ano de 2020 tera 122 reservatórios, com capacidade para reservar 152,8 mil metros cúbicos de água. Devido à sua origem de poços profundos, a água de Ribeirão Preto requer somente à adição de cloro, que é realizada logo após a sua retirada dos poços. A fluoretação (adição de flúor) também é feita nesta fase. O flúor na água de abastecimento reduz em cerca de 60% à incidência de cáries dentárias, sendo o meio mais eficiente e econômico para a sua prevenção. Imagem 6 – Reservatório de armazenamento de água Fonte: Google imagens, 2020 Parte da água clorada e fluoretada é conduzida por tubulações aos reservatórios, de onde é distribuída para as redes de abastecimento até chegar às residências, passando pelo hidrômetro, que é o aparelho que mede o consumo de água. Outra parte é distribuída diretamente dos poços para a rede, em marcha. Mas á ETA já iniciou à implantação de um projeto de setorização para que toda a água produzida vá para os reservatórios, para ser distribuída por gravidade. Neste segundo semestre de 2020 começa á implantação de 65 quilômetros de adutoras e de 250 válvulas de fechamento de setor. 12 No laboratório amostras de água coletadas diariamente em diversos pontos da cidade passam por análisesBacteriológicas e Físico-Químicas, visando a controlar a sua qualidade e potabilidade. Imagem 7 – Laboratório DAERP Fonte: Site DAERP, 2020 O Daerp segue à risca as normas e o padrão de potabilidade estabelecidos pelo Ministério da Saúde e o resultado é água de excelente qualidade para o consumo da população. Tabela 1 – Relatório Controle de Qualidade 2019 Fonte: Site DAERP, 2020 13 2.3. Aquífero Guarani A zona Leste de Ribeirão é uma área de recarga do Aquífero Guarani, considerado hoje o maior manancial de água doce entre fronteiras do mundo 70% dele está no Brasil e o restante divide-se entre Argentina, Paraguai e Uruguai. O manancial é responsável 100% pelo abastecimento de água dos 666 mil ribeirão-pretanos. Por dia, o Daerp (Departamento de Água e Esgotos de Ribeirão Preto) capta 260 milhões de litros de água do Aquífero são 3 mil litros por segundo. A zona Leste de Ribeirão é uma área de afloramento do aquífero, ou seja, abaixo do solo já está a rocha onde a água se infiltra e é aproveitada. Estudo técnico que serviu de base para o Plano Municipal de Saneamento Básico conclui que, se a infraestrutura de captação e de distribuição de água se mantiver como está hoje, Ribeirão conseguirá abastecer a população utilizando o Aquífero Guarani até 2035. Inquérito do Ministério Público descobriu que o Aquífero Guarani já teve um rebaixamento de 70 metros e que a exploração do manancial hoje é quatro vezes maior que a recarga. O Ministério Público ajuizou, em junho de 2015, uma ação exigindo da prefeitura intervenções na Lagoa do Saibro, área de recarga do Aquífero Guarani. A liminar foi acatada e o poder público tomou providências, como desassoreamento e instalação de um decantador para evitar o depósito de detritos na lagoa. Antes disso, em 2014, a promotoria obteve na Justiça uma liminar para a prefeitura retirar os aguapés da lagoa – plantas aquáticas matavam os peixes por falta de oxigenação. No mesmo ano, a assinatura de um TAC (Termo de Ajustamento de Conduta) proibiu a pesca no local, o intuito é que o local não seja urbanizado. Em fevereiro de 2017, a Justiça obrigou o governo do Estado a proteger uma área de recarga do Aquífero em seis cidades da região, determinando que fosse criada uma APA (Área de Proteção Ambiental) abrangendo Cajuru, Cássia dos Coqueiros, Santa Cruz da Esperança, Altinópolis, Serra Azul e Santo Antônio da Alegria. O Estado recorreu da decisão, mas o recurso ainda não foi apreciado pelo Tribunal de Justiça. 2.4. Desperdício de Água A OMS (Organização Mundial da Saúde) recomenda que o consumo diário de água para atender às necessidades básicas do cidadão seja de 110 litros. 256 litros é a média de consumo diário atual do ribeirão-pretano mais que o dobro do 14 recomendado, 37% é o que se perde do total de água captada por causa de vazamentos em redes ou reservatórios. 5. ETAPAS DO PROCESSO DE TRATAMENTO DE ÁGUA Tratamento de Água é um conjunto de procedimentos físicos e químicos que são aplicados na água para que esta fique em condições adequadas para o consumo, ou seja, para que a água se torne potável. O processo de tratamento de água a livra de qualquer tipo de contaminação, evitando a transmissão de doenças. 3.1. Capitação de água superficial Nesse caso a empresa selecionada foi a COMASA (Companhia Águas de Santa Rita empresa que realiza os serviços de saneamento básico (Água e Esgoto) na cidade de Santa Rita do Passa Quatro interior de São Paulo e entre vários outras. Atualmente a COMASA é responsável pelo abastecimento de aproximadamente 10.600 unidades através do fornecimento de Água. O contrato de concessão, que foi assinado em 2016, visa atender à população de aproximadamente 28 mil habitantes com abastecimento de água, coleta e tratamento do esgoto. A captação de água da Estação de tratamento de água é realizada na represa Passa Quatro que é abastecida por duas bacias, a do rio Passa Quatro e a do rio são Valentim. Imagem 8 – Represa de Passa Quatro Fonte: Google imagens, 2020 15 3.2. Adução de Água bruta Antes de definir “adução de água bruta”, cabe definir “adutoras”, isto é, canalizações dos sistemas de abastecimento de água destinadas a conduzir água entre as diversas unidades do sistema. Então, “adução de água bruta” o conjunto de canalizações e equipamentos destinados a conduzir água desde o ponto de captação até a unidade de tratamento. 3.3. Tratamento de Água Conjunto de processos físicos e químicos destinados a transformar água bruta, in natura, em água potável, adequando-a ao consumo humano e atendendo aos padrões legais de potabilidade. Nesta cidade, o (SAMAE) Serviço Autônomo Municipal de Água e Esgoto, utiliza em suas Estações de Tratamento de Água (ETA’s), o tratamento do Tipo Convencional, que é comumente aplicado ao tratamento de águas de captações superficiais, geralmente turvas e/ou coloridas. Este tipo de tratamento é subdividido nas seguintes etapas: coagulação, floculação, decantação, filtração, desinfecção e fluoretação. 3.3. Conceitos Básicos ➢ Água Bruta é a água in natura retirada de rio, lago, lençol subterrâneo ou outro manancial, possuindo, cada uma, determinada qualidade. ➢ Água Tratada é a água que, após a captação, sofre transformações através dos processos de tratamento, vindo a se adequar aos usos a que está prevista. ➢ Água Potável é a água adequada ao consumo humano, e que, portanto, pode ser ingerida com segurança pela população. Para isto, deve apresentar características físicas, químicas, biológicas e organolépticas em conformidade com a legislação específica (Padrões de Potabilidade). Não se deve confundir água potável com água pura ou mesmo com água limpa. Água pura, isto é, sem nenhuma substância dissolvida, só pode ser “fabricada” em laboratório através de processos de destilação. Já na água potável são permitidos, sendo até necessária, a presença de algumas substâncias químicas dissolvidas (sais minerais, por exemplo), só que em concentrações limitadas, obedecendo sempre à legislação. Por sua vez, a água que chamamos de limpa, por sua aparência cristalina, não pode, por si só, ser 16 considerada potável, uma vez que dentro dela podem existir muitos microorganismos, invisíveis a olho nu, que podem causar doenças. 3.4. Água para Consumo Humano – Parâmetros A água pode ser representada através de diversos parâmetros, que traduzem suas principais características físicas, químicas e biológicas. Esses parâmetros são utilizados na definição de distintos Padrões, que fixam diferentes valores para, por exemplo, águas de abastecimento, águas para balneabilidade, águas residuárias, entre outras. No caso de água para o consumo humano, os parâmetros físicos, químicos e biológicos devem seguir um padrão predeterminado chamado de Padrão de Potabilidade, definido pela Portaria 518/2004 do Ministério da Saúde. 3.5. Tratamento Convencional da Água O tratamento de Água denominado de Convencional é normalmente aplicado às águas que possuem partículas finamente divididas em suspensão e partículas coloidais e que necessitam de tratamento químico capaz de propiciar sua deposição, com um baixo período de detenção. O tratamento convencional é subdividido nas seguintes etapas, que se sucedem hidraulicamente: Imagem 9 - Esquema de um sistema de tratamento convencional Fonte: Google imagens, 2020 17 3.6. Coagulação A primeira etapa do tratamento da água consiste em um processo chamado de coagulação, momento em que a água captada, denominada água bruta, recebe aditivos químico, estes que variam conforme a necessidade e o estado em que a água se encontra, porém, são utilizados dois principais agentes coagulantes, entre eles o Sulfato de Alumínio. O fato se explica: “Perante a incapacidade de remoção satisfatória das impurezas presentes nas águas destinadas ao abastecimento humano pelasedimentação 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). O coagulante deve ser aplicado em local de regime turbulento para poder garantir uma mistura homogênea do policloreto de alumínio a água bruta e garantir uma boa floculação e decantação. Na ETA, este processo se dá em uma calha para que o sulfato seja distribuído de forma uniforme na calha utilizada para mistura do coagulante a água. Imagem 10 – Calha Parshal em operação com o misturador rápido Fonte: Google imagens, 2020 Considerando a utilização de tal etapa, tem-se que o objetivo é poder propiciar um ambiente em que as reações na etapa seguinte, se deem de forma a facilitar a floculação dos sedimentos encontrados na água bruta e coagulados com aos agentes. Além do Sulfato de Alumínio - Al2(SO4)3, podem ser acrescentados diversos agentes 18 coagulantes, que são determinados conforme o pH da água, conforme a tabela a seguir: Tabela 2 – Agentes Coagulantes Fonte: Google imagens, 2020 Assim, o agente coagulante será determinado conforme o nível de acidez ou alcalinidade encontrado na água, inclusive, se observa a utilização simultânea de químicos, tais como o Aluminato de Sódio - NaAlO2 e o Sulfato de Alumínio - Al2(SO4)3, quando o pH da água bruta se encontrar entre os níveis 6,0 e 8,5, sendo relativo conforme o estado no momento da captação, conforme leciona Walterler Alves de Souza: “O emprego do coagulante sulfato de alumínio, é função do pH, da alcalinidade, da turbidez e da quantidade de sólidos presente na água a ser tratada; levando em conta as características das águas superficiais do Brasil, as dosagens do referido coagulante se situam entre 5 e 50mg/L ou ppm, porém podem chegar a valores superiores a 50mg/L, por ocasião do inverno”.(2007, p.65) Sendo realizado tal processo, inicia-se floculação. 3.7. Floculação Após a coagulação, a água é direcionada ao floculador, onde é adicionado um polímero, utilizado para auxiliar o processo da floculação. Sendo um composto químico auxilia os flocos a aumentarem sua massa e volume. Considerando o estado da água a ser tratada e que se encontra no floculador, se escolhe qual polímero deverá ser utilizado da característica química da água, escolhe-se que polímero será utilizado, variando entre o catiônico, aniônico ou neutro, ressaltando que em algumas águas, não é necessário a adição dos referidos polímeros. 19 Segundo Walterler Alves de Souza: [...] “consistindo no agrupamento das partículas eletricamente desestabilizadas que são os coágulos, de modo a formar outras maiores, denominadas flocos que poderão ser removidas posteriormente por decantação, por flutuação e por filtração. Para que aconteça a floculação, a água deve ser agitada de modo muito mais suave do que na mistura dos reagentes, com o emprego da energia hidráulica ou mecânica.” (2007, p. 72- 73) Imagem 11 – local para passagem lenta da água Fonte: Google imagens, 2020 Há diversos tipos de floculadores, que atendem as mais variadas necessidades, mas possuindo padrões determinados para sua construção, sendo eles os floculadores mecânicos e floculadores hidráulicos de chicanas. A floculação realizada por meios mecânicos consiste em galerias com pás e hélices, dependendo do tipo de floculador, acionadas por motores na sua parte superior, são responsáveis por levemente agitar a água, favorecendo o ambiente para que os flocos se aglomerem e fiquem maiores, para destiná-los à decantação. A seguir, segue exemplos de um floculador mecânico de eixo horizontal tipo com palhetas e um mecânico de eixo vertical com pás. 20 Imagem 12 – Floculador mecânico de eixo horizontal tipo com palhetas Fonte: Google imagens, 2020 Imagem 13 – Floculador mecânico de eixo vertical com pás Fonte: Google Imagens, 2020 Já no que se refere aos floculadores hidráulicos, podemos destacar dois mais utilizados, que são chamados de chicanas, sendo uma galeria composta por divisórias horizontais ou verticais, apresentado aberturas em diferentes níveis a cada divisória. Conquanto as chicanas de fluxo vertical possuam divisórias com aberturas nos níveis superiores e inferiores efetuando o movimento sinuoso no plano vertical, as chicanas de fluxo horizontal possuem divisórias com aberturas laterais, permitindo que a água realize movimentos sinuosos no plano horizontal. Conforme as representações a seguir. 21 Imagem 14 – Chicanas horizontais e verticais Fonte: Google imagens, 2020 Concluída a floculação da água durante o referido processo com adição de polímeros, esta é canalizada aos tanques de decantação. 3.8. Decantação ou Sedimentação Essas etapas promovem a remoção dos flocos formados. Todo o líquido anteriormente floculado, passa para outro tanque onde poderá correr dois processos, tanto a decantação ou sedimentação quanto a flotação, tais técnicas visam separar os sedimentos sólidos da água que está sendo tratada, variando o método conforme o estado em que se encontra. Há uma pequena diferença entre sedimentação e decantação, conforme Miguel A. Medeiros (2016): A sedimentação é o processo no qual há separação de fases pela ação da gravidade, quando a concentração das partículas na mistura é superior a 40% V/V (porcentagem volúmica). A precipitação do material por sedimentação é rápida. A sedimentação pode ocorrer em sistemas líquidos + sólidos e gás + sólido. A decantação é o processo no qual há separação de fases pela ação da gravidade, quando a concentração das partículas é inferior a 40% v/v. A precipitação do material por decantação é mais lenta que a precipitação que ocorre na sedimentação. A decantação ocorre geralmente em meio líquido, podendo ser aplicada em sistema líquido + líquido e líquido + sólido.” 22 Decantação É o fenômeno pelo qual os flocos do coagulante, que já agregaram a si as impurezas, começam o processo de sedimentação e consequente clarificação da água. Esse fenômeno ocorre porque os flocos, que são mais pesados do que a água e devido à baixa velocidade da mesma na grande área do decantador, afundam pela ação gravitacional, ficando depositados no fundo do tanque, deixando a água superficial mais clara, ao longo do fluxo, e apta a seguir escoando para a próxima etapa. Segundo Miguel A. Medeiros (2016), a decantação: “é um método de separação de misturas, que consiste em esperar que os componentes de uma mistura se separem espontaneamente, pela ação da gravidade. Este método se aplica a misturas de sólido + líquido e líquido + líquido. A decantação é um processo de sedimentação mais lenta, que envolve partículas finamente particuladas ou líquidos com miscibilidades distintas.” Durante a decantação, efetuada em tanques de decantação, a água que fora floculada, terá seus flocos expandidos, fazendo com que os sólidos aglomerados adquiram massa, que posteriormente se direcionarão ao fundo do reservatório pela ação da gravidade, para depois serem removidos. Imagem 15 – Decantador Fonte: Geocities.ws, 2020 23 Sedimentação Gravitacional A sedimentação gravitacional é definida, segundo Seckler, Sidney (2017, p. 115), como sendo “Processo físico no qual as partículas coloidais são removidas da fase líquida por meio de processos de sedimentação gravitacional.” Na sedimentação gravitacional, são observados quatros métodos principais de sedimentação, entre eles: I. Sedimentação discreta, as partículas não possuem aglomeração mantendo a velocidade de sedimentação constante; Imagem 16– Caixa de areia, suspenção com baixo teor de sólidos Fonte: Profa. Margarita mª. Dueñas Orozco, (http://www.cid.unir.br 2020) II. Sedimentação floculenta, há ocorrência de floculação das partículas, consequentemente o seu aumento de massa e velocidade de sedimentação; Imagem 17 – Decantadores primários – Flocos químicos no tto. Físico-químico Fonte: Profa. Margarita mª. Dueñas Orozco, (http://www.cid.unir.br 2020) III. Sedimentação zonal, há grande acúmulo de material sólido, propiciando a formação de um manto, tendo as partículas uma posição fixa, tendendo http://www.cid.unir.br/ http://www.cid.unir.br/ 24 a ter uma sedimentação uniforme de toda a camada de lodo decorrente do acúmulo de material. Imagem 18 – Decantadores secundários Fonte: Profa. Margarita mª. Dueñas Orozco, (http://www.cid.unir.br 2020) IV. Sedimentação por compressão: as partículas floculadas estabelecem pontos de contato entre si, possibilitando a transmissão de forças mecânicas, assim, as camadas de lodo que estão mais inferiores, tendem a ser compridas pela força da gravidade aliado ao peso das partículas superiores. Imagem – 18 Fundo de decantadores secundários – adensadores por gravidade Fonte: Profa. Margarita mª. Dueñas Orozco, (http://www.cid.unir.br 2020) No fim dos processos, tanto os de decantação quanto os de sedimentação, processo escolhido conforme a necessidade física do tratamento, a água, que anteriormente era turva em decorrência dos sólidos presentes, passa a apresentar pouca matéria residual, seguindo as etapas seguintes do tratamento. 3.9. Filtração No momento em que a água que está sendo tratada, chega aos filtros, ela está nas últimas etapas do tratamento, sendo um dos mais importantes. Conforme leciona Sidney Seckler: http://www.cid.unir.br/ http://www.cid.unir.br/ 25 "O processo de filtração é o último processo unitário cuja função é garantir a remoção de partículas coloidais presentes na fase líquida, daí residem sua grande importância no processo de tratamento de águas de abastecimento. Justifica-se a necessidade do processo de filtração como parte constitutiva em estações de tratamento de água uma vez que, por melhor que seja a operação das unidades de sedimentação gravitacional ou flotação por ar dissolvido, estas não são capazes de garantir a remoção de 100% das partículas coloidais presentes na fase líquida. Dessa maneira, todas as partículas que não forem removidas nas etapas de sedimentação ou flotação deverão ser removidas no processo de filtração." (2017, p. 199) Os filtros são tanques compostos por camadas de seis eixos (pedras), areia, e carvão antracito. Na filtração, o restante dos flocos que não foram removidos na etapa de decantação ou sedimentação, será retirado. A seguir segue um exemplo de tanque de filtração: Imagem 19 – Tipo Granular (Filtros de leito fixo) Fonte: Profa. Margarita mª. Dueñas Orozco, (http://www.cid.unir.br 2020) Essa etapa é importante não só para remover a turbidez da água, mas nela também inicia a remoção de microrganismos patogênicos. A filtração é uma barreira sanitária do tratamento, pois não se pode garantir uma adequada segurança da água com relação à presença de patogênicos, se ela não passar pelo filtro. Após a filtração a água seguirá para o tanque de contato onde ocorrerão as etapas finais do tratamento. http://www.cid.unir.br/ 26 3.10. Desinfecção A desinfecção é um processo onde se tem por objetivo a remoção ou destruição (inativação) de microrganismos patogênicos presentes na água capazes de causar várias doenças. A destruição desses microrganismos é realizada mediante a destruição da estrutura celular, pela interferência no metabolismo como inativação de enzimas, pela interferência na biossíntese e no crescimento celular, através da adição de produtos químicos denominados agentes desinfetantes. Com relação à os vários produtos químicos agentes desinfetantes disponíveis atualmente no mercado, os mais conhecidos e utilizados são os produtos à base de cloro, tais como o cloro gasoso (Cl2(g)), o hipoclorito de sódio (NaClO(l)) solução aquosa e o hipoclorito de cálcio (Ca(ClO)2(g)) sólido. Outros agentes desinfetantes disponíveis, porém, menos conhecidos e utilizados são dióxido de cloro (gás dissolvido em água – ClO2(g)), o ozônio gás (O3(g)) e a radiação ultravioleta (UV). A grande vantagem da utilização dos produtos químicos à base de cloro como agentes desinfetantes é que os mesmos, quando adicionados à água, apresentam concentrações residuais de cloro que permanecem na água até esta chegar à casa do consumidor final garantindo, desta forma, o padrão microbiológico da mesma. Isto não acontece com o ozônio e com a radiação ultra violeta, por exemplo. Outras vantagens que podem ser mencionadas é que os produtos à base de cloro são adquiridos prontos para utilização sob a forma líquida (através de soluções aquosas), sólida (através de pastilhas) e/ou gasosa (confinados em cilindros), além de apresentarem relação custo/benefício adequada. 3.11. Fluoretação Adicionalmente à desinfecção da água, tem-se ainda a etapa denominada fluoretação, sendo uma exigência do Ministério da Saúde. Sabe-se que o flúor, em pequenas quantidades, é benéfico à saúde humana, principalmente em crianças, promovendo o endurecimento da matriz mineral dos dentes e esqueleto e tem se mostrado como o agente químico mais eficiente na prevenção da cárie dentária, daí sua adição nos sistemas de abastecimentos públicos de água ser uma prática muito difundida e obrigatória. A fluoretação tem por objetivo básico a redução de incidência de cárie dentária, através da adição de produtos químicos à base de flúor à água. Alguns dos produtos 27 químicos usados para este fim são o fluossilicato de sódio (sal sólido) e o ácido fluossilícico (solução líquida). 6. CONTROLES DE PROCESSO Para que os processos de cada etapa do Tratamento Convencional ocorram de forma adequada se faz necessário o acompanhamento através do que chamamos de Controles de Processo. Descrevemos, abaixo, as duas principais formas de controle: 4.1. Controle Analítico A realização de análises físico-químicas, durante as várias etapas do tratamento, possibilita o acompanhamento da eficiência do mesmo e determina a necessidade, ou não, da implementação de medidas preventivas e/ou corretivas. Além disto, serve para monitorar os principais parâmetros relativos à potabilidade da água. Para cada etapa, distintas análises são feitas, a saber: • Água Bruta: normalmente, são realizadas as seguintes análises: temperatura, cor, turbidez, pH, odor, alcalinidade, matéria orgânica, oxigênio dissolvido, dióxido de carbono, ferro, manganês e dureza. Esta bateria de análises é realizada a cada turno de trabalho e tem como objetivo monitorar a qualidade da água bruta que chega à ETA e detectar alterações na mesma. • Água Coagulada: analisa-se pH, alcalinidade, cor, turbidez e alumínio. • Água Decantada: cor, turbidez, pH, alcalinidade. • Água Tratada: na água tratada são analisados os mesmos parâmetros avaliados na água bruta. Além disto, a cada duas horas, são efetuadas análises de pH, turbidez, cor, flúor, cloro residual livre e alumínio residual. Diariamente, análise bacteriológica. 4.2. Controle Operacional O controle operacional compreende todas as ações necessárias ao bom andamento do processo de tratamento da água. A seguir estão elencadas as principais atividades relativas à operação de estações de tratamento de água: ➢ Medição da vazão de água bruta; ➢ Ajustes e conferências nas dosagens dos produtos químicos utilizados no tratamento; ➢ Preparo de soluções dos produtos químicos utilizados no tratamento; 28 ➢ Lavagem de filtros; ➢ Medição dos níveis dos reservatórios de água tratada; ➢ Registro de consumo de produtos químicos, e verificação periódica do funcionamentode bombas, válvulas, dosadores e demais equipamentos existentes nas estações de tratamento de água. 4.3. Química para o Tratamento da Água A água é conhecida como solvente universal porque quase todas as substâncias conhecidas podem ser dissolvidas pela água, em maior ou menor grau de dissolução. Sendo assim, a água é capaz de dissolver sólidos, líquidos e gases. Alguns compostos orgânicos (formados principalmente de carbono) também se dissolvem em água, tais como o açúcar e o álcool, mas a maior parte destes é insolúvel em água. Ex: compostos de petróleo. A propriedade da água descrita acima, isto é, a grande capacidade de dissolver as mais diversas substâncias, confere às águas superficiais e 14 subterrâneas características diversas, que dependem das características geológicas e do uso do solo que as rodeia. Daí a importância da preservação das bacias hidrográficas, pois é sabido que águas brutas provenientes de bacias preservadas (manutenção da vegetação nativa, gerenciamento do uso e ocupação do solo), são de boa qualidade e podem ser potabilizadas através do tratamento convencional. O tratamento convencional remove partículas em suspensão, microorganismos e partículas coloidais, cuja presença na água se deve principalmente aos efeitos de erosão do solo, causada pelos agentes naturais (chuvas, ventos) ou pela ação do homem. A remoção destas partículas se dá através dos processos de coagulação, floculação e decantação, já descritos. As reações químicas envolvidas no tratamento se processam, principalmente, na etapa de coagulação. Ocorre a reação do sulfato de alumínio com a água, formando várias espécies químicas. Ex: Al (H2O)6+3, Al13(OH)34+5, Al16(OH)15+3, Al (OH)3. Estas, por terem cargas positivas, são adsorvidas pelas partículas coloidais, que apresentam cargas negativas, acarretando a neutralização dos colóides e possibilitando a formação dos flocos. Também existe a reação das espécies citadas acima com a alcalinidade de água, formando o hidróxido de alumínio, sólido insolúvel e precipitável. 29 4.4. Análises Físico-Químicas e Bacteriológicas As análises realizadas na água bruta visam a determinação das características físicas, químicas e biológicas da mesma, monitorando sua qualidade. As análises realizadas na água tratada visam a avaliação da eficiência do tratamento e os parâmetros de potabilidade exigidos. A seguir serão elencadas as principais análises realizadas nas águas bruta e tratada. 4.5. Parâmetros Físicos Turbidez: a turbidez da água se deve à existência de partículas em suspensão, de diferentes tamanhos e natureza química. Ex.: argila, compostos de origem vegetal, microorganismos. A turbidez é medida em equipamentos chamados turbidímetros, e a unidade de medida é o UNT (unidade nefelométrica de turbidez). A turbidez das águas brutas varia bastante, desde valores menores que dez, em lagos, até milhares de unidades em rios bastante poluídos. A água tratada deve apresentar turbidez menor que 1,0 UNT, para que o processo de desinfecção seja eficiente e para atendimento do padrão de potabilidade vigente. Imagem 20 - Amostras com alta turbidez Fonte: Google imagens, 2020 Cor: na água bruta, a cor normalmente é causada por compostos orgânicos de origem vegetal. Alguns destes compostos podem originar, quando submetidos à cloração, os chamados trihalometanos, suspeitos de serem agentes cancerígenos. Por isto, a água tratada deve apresentar valores de cor inferiores a 15 unidades. A cor pode ser dividida em cor real e cor aparente. Nas estações de tratamento normalmente mede-se a cor aparente, em equipamentos chamados colorímetros. 30 Sabor e Odor: este parâmetro é de difícil avaliação, visto que a análise de sabor e odor é bastante subjetiva e depende das habilidades e treinamento dos analistas. Na água bruta, a presença de sabor e odor se deve, predominantemente, a compostos orgânicos originados pela atividade 16 metabólica de algumas espécies de algas. O tratamento convencional não remove completamente estas substâncias, sendo necessário, muitas vezes, a utilização de carvão ativado para remoção das mesmas. Temperatura: a temperatura tem influência em todas as etapas do tratamento, e, também, na determinação de alguns parâmetros químicos, tais como pH e solubilidade de gases. Daí a importância do monitoramento da mesma nas águas bruta e tratada. 4.6. Parâmetros Químicos PH: a medida do pH indica a acidez ou basicidade de uma solução. A escala de pH é de 0 a 14. Assim, soluções com pH abaixo de 7 são ditas ácidas e soluções com pH acima de 7 são ditas básicas. Os valores de pH nas águas bruta e tratada sofrem influência da temperatura e da presença de gases e sólidos dissolvidos. O controle do pH nas águas bruta e tratada é importante, pois o mesmo influencia as etapas de coagulação e desinfecção. O pH geralmente é medido em equipamentos específicos para este fim, através do método potenciométrico. Alcalinidade: a alcalinidade é definida como a capacidade da água em neutralizar ácidos. Pode ser atribuída à presença de carbonatos e bicarbonatos provenientes da ação erosiva da água sobre os solos e rochas. A alcalinidade influi no processo de coagulação, pois o sulfato de alumínio utilizado como agente coagulante reage com estes compostos originando o hidróxido de alumínio. A alcalinidade é medida através de titulação da amostra com ácido padronizado (concentração conhecida). Dureza: a dureza normalmente é devida à presença dos cátions Ca+2, Mg+2, sob a forma de bicarbonatos e carbonatos. Águas com elevada dureza não produzem espuma e incrustam tubulações de água quente e caldeiras. As águas subterrâneas costumam apresentar maior 17 dureza que as águas superficiais. A dureza é determinada através de titulação da amostra com EDTA. Cloretos: o íon cloreto presente em águas superficiais pouco poluídas e distantes do litoral, normalmente é originário da dissolução de minerais. 31 Concentrações elevadas de cloretos interferem na coagulação e conferem sabor salino à água. No caso da água tratada, altas concentrações de cloretos aceleram os processos de corrosão em tubos metálicos. A determinação dos cloretos se dá por titulação da amostra com nitrato de prata. Ferro e Manganês: o ferro e o manganês são encontrados mais comumente em águas subterrâneas. Contudo, podem ocorrer em águas superficiais (represas), associados a bicarbonatos e matéria orgânica. A presença de ferro e manganês na água tratada pode ocasionar o surgimento de manchas em roupas e louças e, em concentrações altas, conferir à água um sabor amargo adstringente. Estes metais normalmente são determinados por colorimetria ou por espectrofotometria de absorção atômica. Alumínio: o alumínio é um dos elementos mais abundantes na natureza; está presente na constituição da crosta terrestre, nos solos, nas plantas e nos tecidos animais. Além disto, compostos de alumínio também são bastante utilizados na indústria e no tratamento da água (sulfato de alumínio). A análise do alumínio na água tratada tem como objetivos o controle da eficiência do tratamento e o monitoramento dos níveis deste metal na água, pois o alumínio, em concentrações acima do limite estabelecido (0,2 mg/l), pode causar danos à saúde (neurotóxico). Fluoretos: águas superficiais dificilmente contêm flúor. Contudo, o mesmo é adicionado à água tratada, em concentrações de 0,6 a 0,9 mg/l, por medida de saúde pública, para auxiliar na prevenção da cárie dentária. Águas subterrâneas podem apresentar teores variados de flúor, dependendo da formação geológica do solo que as rodeia. A análise de flúor pode ser realizada através dos métodos colorimétrico e potenciométrico. Oxigênio Dissolvido: o oxigênio presente na água provém, principalmente, da atmosfera e da fotossíntese. Em amostras provenientes de rios e represas, valores baixosde oxigênio dissolvido podem indicar contaminação por material orgânico, visto que, para decomposição da matéria orgânica, as bactérias aeróbias consomem oxigênio. Níveis muito baixos de oxigênio dissolvido podem causar a morte de peixes e outros seres aquáticos e o surgimento de odores desagradáveis. A determinação de oxigênio dissolvido é realizada através do “método Winkler”. Cloro Residual: na maioria das estações de tratamento de água existentes no Brasil, o cloro é adicionado à água filtrada com o objetivo de eliminar microorganismos 32 patogênicos que possam estar presentes na mesma. Desta forma, este composto deve estar sempre presente em amostras de água tratada provenientes da estação de tratamento ou da rede distribuidora. O cloro normalmente é analisado através de método colorimétrico ou titulométrico. Imagem 21 – Laboratório de controle de qualidade da água Fonte: Google imagens, 2020 4.7. Parâmetros Bacteriológicos Conforme já foi dito, a água pode ser o veículo de transmissão de muitas doenças, seja através da ingestão da mesma (cólera, febre tifóide, disenterias), ou pelo simples contato (escabiose, tracoma). As principais doenças associadas à água são causadas por bactérias e vírus. Estes Microorganismos não se encontram usualmente no ambiente aquático e sua presença é devida à contaminação do mesmo por fezes de humanos contaminados. Sendo assim, a possibilidade da existência destes microorganismos patogênicos na água é determinada, de forma indireta, pelas análises de coliformes totais e Escherichia coli. Estas bactérias existem em grande quantidade no intestino humano e são eliminadas pelas fezes, de modo que sua ocorrência na água bruta demonstra que a mesma pode ter sido contaminada por fezes de humanos infectados. Assim, as bactérias do grupo coliforme são indicadoras da possibilidade de contaminação da água por agentes patogênicos. A detecção de coliformes totais e Escherichia coli é realizada através da técnica de substrato enzimático. 33 4.8. Distribuição de Água Destina-se a conduzir a água tratada, através de tubulações, aos diversos pontos de consumo da comunidade. É formada, basicamente, por malhas hidráulicas compostas por tubulações de adução, subadução, redes distribuidoras e ramais prediais, que juntos disponibilizam a água tratada na entrada do imóvel do consumidor. Em muitos casos, essas malhas possuem também grandes reservatórios de distribuição, estações de bombeamento para regiões mais elevadas, além de outros equipamentos de controle que garantam a continuidade da distribuição. 7. CONCLUSÃO O presente trabalho implicou-se no conhecimento de como se desenvolve os procedimentos de uma estação de tratamento de água somados com os principais motivos em que é preciso a existência da água tratada, pois as vantagens adquiridas com esse recurso são muitas, a começar pela saúde da população, uma vez que água não tratada pode ocasionar diversas doenças. Sendo assim, a água potável é um benefício que deve ser distribuído a toda a civilização humana. Por conseguinte, ao elaborar esse estudo é perceptível que com todos os procedimentos já existentes para o tratamento da água ainda há dificuldades relacionadas aos recursos hídricos, visto que o crescimento da urbanização é acelerado e isso dificulta o controle mais minucioso da qualidade da água. O saneamento é um conjunto de medidas que visa a preservação ou modificação das condições do meio ambiente, o serviço de água tratada levam a melhoria da qualidade de vida acrescido do âmbito econômico, uma vez que a produtividade do indivíduo depende do conjunto de serviço que lhe é oferecido, já se tratando da economia refere-se à junção do abastecimento de água potável com a valorização do espaço urbano. Produzir água potável não é um procedimento fácil, requer investimento de grandes cifras para construir estações de tratamento e comprar os insumos necessários para purificá-la. É de vital importância para a saúde pública que a comunidade conte com um abastecimento seguro que satisfaça as necessidades domésticas tais como o consumo, preparação de alimentos e a higiene pessoal. Para alcançar este propósito devem ser cumpridas uma série de normas de qualidade (física, química e microbiológica), de tal maneira que a água esteja livre de organismos capazes de originar enfermidades e de qualquer mineral ou substância orgânica que possa prejudicar a saúde. Contudo, é possível ultimar que o trabalho sobre a estação 34 de tratamento de água (ETA), possibilitou um leque de informações de como ocorre os processos efetuados para o tratamento água desde quando ela chega como matéria bruta, até que sai com a potabilidade adequada para consumo. Portanto, como já apresenta nas informações acima, dentre esses processos necessários, faz em parte deles a floculação, a decantação e a filtração, onde cada um tem uma função especifica para auxiliar no tratamento para tornar a água apropriada para a utilização. 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS Águas & Águas 3° Ed [Livro] / A. MACEDO J. A. B.. - Minas Gerais : CRQ-MG , 2007. COPASA [Online] // Tratamento de Água. - 12 de Outubro de 2020. - www.copasa.com.br. DAERP [Online] // Água. - 12 de Outubro de 2020. - https://www.ribeiraopreto.sp.gov.br/portal/daerp/historico. Hidraulica Aplicada às Estações de Tratamento de Água [Livro] / A. VIANNA M. R.. - Rio de Janeiro : Imprimatur Artes Ltda, 1997. Métodos e Tecnicas de Tratamento de Água [Livro] / A. DI BERNADO Luiz. - Rio de Janeiro : Associação Brasileira de Engenharia Sanitaria e Ambiental , 1993. Quimica Ambiental 2 Ed [Livro] / A. SPIRO T. G.. - São Paulo : Pearson, 2008. SABESP [Online] // Tratamento de Águas. - 10 de Outubro de 2020. - www.sabesp.com.br. Tratamento de Água [Livro] / A. RICHITER Carlos A. Azevedo Netto. - São Paulo : Edgard Bluncher, 1991. Tratamento de água. 1 [Livro] / A. SOUZA Walterler Alves de. - Natal : CEFET-RN, 2007.
Compartilhar