Saneamento I Tratamento de água

Eduardo Cohim

edcohim@gmail.com

1

Concepção de sistemas de abastecimento de água

Estação de tratamento – ETA

Conjunto de unidades destinado a tratar a água, adequando suas características aos padrões de potabilidade.

Qu

ali

da

de

Tempo

Água Bruta

Padrão de Potabilidade

Água Final

COMPORTAMENTO DE ETAs EM RELAÇÃO A QUALIDADE DA ÁGUA

DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO DE PARTÍCULAS EM ÁGUAS NATURAIS

1 m 10-3 m Partículas

coloidais Partículas em

suspensão

Partículas

dissolvidas

Turbidez

Cor aparente

SST

Cor real

SDT

Compostos

dissolvidos 0,45 m

DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO DE PARTÍCULAS EM ÁGUAS NATURAIS

1 m 10-3 m Partículas

coloidais Partículas em

suspensão

Partículas

dissolvidas

Tratamento convencional e suas variantes

Filtração em linha

Filtração direta

Filtração lenta

Processos de

membrana

Osmose Reversa

Nanofiltração

PADRÕES DE POTABILIDADE PORTARIA 2914/MS

Parâmetros estéticos: Cor, Turbidez, etc...

Desinfecção (Água Subterrânea): 1,0

UNT em 95% das amostras

Filtração Rápida: 1,0 UNT

Filtração Lenta: 2,0 UNT em 95% das

amostras

Rede de distribuição: Valor máximo de

5,0 UNT

PADRÕES DE POTABILIDADE PORTARIA 2914/MS)

Parâmetros estéticos: Cor, Turbidez, etc...

Cor Aparente: 15 uH (mg Pt-Co/L)

Dureza: 500 mg CaCO3/L

Ferro: 0,3 mg/L

Manganês: 0,1 mg/L

Gosto e Odor: Não objetável

Sulfato: 250 mg/L

Cloreto: 250 mg/L

PADRÕES DE POTABILIDADE PORTARIA 2914/MS

Parâmetros Microbiológicos: Coliformes

Termotolerantes

Água para consumo humano: Ausência

em 100 ml

Água tratada no sistema de distribuição:

Ausência em 100 ml

PADRÕES DE POTABILIDADE PORTARIA 518 (MS-25/03/2004)

Parâmetros Microbiológicos: Coliformes

Totais e Bactérias Heterotróficas

Saída do tratamento: Ausência em 100 ml

Água tratada no sistema de distribuição:

Ausência em 100 ml para 95% das

amostras analisadas em um mês

Água tratada: Valor inferior a 500 UFC/ml

para bactérias heterotróficas

PADRÕES DE POTABILIDADE PORTARIA 2914/MS

Compostos Orgânicos Subprodutos da

Desinfecção

Trihalometanos: 100 µg/L

Clorito: 0,2 mg/L

Bromato: 25 µg/L

Cloro residual livre: 5,0 mg/L

Cloraminas: 3,0 mg/L

12

13

14

15

17

Taxa de aplicação:

0,1 a 0,2 m3/m2/hora

TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO

Manancial Coagulação Floculação Sedimentação

Filtração Desinfecção Fluoretação Correção de pH

Água Final

Polímero Agente oxidante

Alcalinizante

• Definição: Operação unitária responsável pela desestabilização das partículas coloidais em um sistema aquoso, preparando-as para a sua remoção nas etapas subseqüentes do processo de tratamento.

COAGULAÇÃO

• Dispositivos hidráulicos

• Calhas Parshall

• Vertedores

retangulares

• Malhas difusoras

• Injetores

PROCESSO DE COAGULAÇÃO

PROCESSO DE COAGULAÇÃO CALHAS PARSHALL

TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO

Manancial Coagulação Floculação Sedimentação

Filtração Desinfecção Fluoretação Correção de pH

Água Final

Polímero Agente oxidante

Alcalinizante

FLOCULAÇÃO

Partículas Choques Agregação

Processo Físico

(Transporte)

Estabilidade do Colóide

(Coagulação)

FLOCULAÇÃO

FLOCULAÇÃO:OBJETIVO

Diâmetro das partículas

Fre

qu

ênci

a r

ela

tiva

Água bruta

Água coagulada Água floculada

Diâmetro crítico

dp > dc

Partículas

sedimentáveis

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO

• Floculadores hidráulicos

•Floculadores hidráulicos de fluxo horizontal

•Floculadores hidráulicos de fluxo vertical

•Floculador Alabama

•Floculadores em meio poroso

DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS

FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO

• Dispositivos mecânicos

•Agitadores de fluxo radial

•Agitadores de fluxo axial

•Agitadores de fluxo radial e axial

SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL E RADIAL

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO

LAY-OUT DE ESTAÇÕES DE

TRATAMENTO DE ÁGUA

Canal de água coagulada

CASA DE

QUÍMICA

LAY-OUT DE ESTAÇÕES DE

TRATAMENTO DE ÁGUA

Canal d

e á

gua c

oagula

da

CASA DE

QUÍMICA

LAY-OUT DE ESTAÇÕES DE

TRATAMENTO DE ÁGUA

Canal de água coagulada

CASA DE

QUÍMICA

TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO

Manancial Coagulação Floculação Sedimentação

Filtração Desinfecção Fluoretação Correção de pH

Água Final

Polímero Agente oxidante

Alcalinizante

SEDIMENTAÇÃO

Definição: Processo de

separação sólido-líquido que tem

como força propulsora a ação da

gravidade.

SEDIMENTAÇÃO

Classificação dos Processos de

Sedimentação

►Sedimentação discreta (Tipo 1)

►Sedimentação floculenta (Tipo 2)

SEDIMENTAÇÃO DISCRETA (TIPO I)

►Sedimentação discreta: As partículas

permanecem com dimensões e

velocidades constantes ao longo do

processo de sedimentação, não

ocorrendo interação entre as mesmas

Sedimentação Discreta (Tipo I)

Propriedade da sedimentação discreta: A dimensão física

da partícula permanece inalterada durante o seu

processo de sedimentação gravitacional, o que significa

dizer que a sua velocidade de sedimentação é constante.

B

H

L

1

2

Vh

Vs

SEDIMENTAÇÃO FLOCULENTA (TIPO II)

►Sedimentação floculenta: a velocidade

de sedimentação das partículas não é

mais constante, uma vez que as

mesmas agregam-se ao longo do

processo de sedimentação.

►Com o aumento do diâmetro das

partículas há, conseqüentemente, o

aumento de sua velocidade de

sedimentação ao longo da altura.

Sedimentação Floculenta (Tipo II)

Propriedade da sedimentação floculenta: A dimensão física da

partícula é alterada durante o seu processo de sedimentação

gravitacional (floculação por sedimentação diferencial), o que

significa dizer que a sua velocidade de sedimentação é variável.

B

H

L

1

2

Vh

Vs

DECANTADORES CONVENCIONAIS EM ETA’S E ETE’S

DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR

DECANTADORES LAMINARES

TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO

Manancial Coagulação Floculação Sedimentação

Filtração Desinfecção Fluoretação Correção de pH

Água Final

Polímero Agente oxidante

Alcalinizante

LAY-OUT DE ETAs

ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E

DECANTADORES

Canal de água coagulada

CASA DE

QUÍMICA

F1 F2 F8

Canal de água coagulada

CASA DE

QUÍMICA

LAY-OUT DE ETAs

ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E

DECANTADORES

F1

F

2

F5

F

6

FILTRAÇÃO

Definição: Processo de separação

sólido-líquido utilizado para

promover a remoção de material

particulado presente na fase líquida.

FILTRO RÁPIDO POR GRAVIDADE

COMPORTAMENTO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃO

0H

impH

Tempo

Per

da

de

carg

a

Tempo

Tu

rbid

ez e

flu

ente

Etapa inicial

Etapa intermediária

Traspasse

impt HHH 0

CRITÉRIOS PARA O ENCERRAMENTO DA CARREIRA DE FILTRAÇÃO

• Turbidez da água filtrada superior a um valor pré-determinado (Geralmente superior a 0,5 UNT)

• Perda de carga igual ou superior a carga hidráulica máxima disponível (Geralmente da ordem de 2,0 a 3,0 metros)

TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO

Manancial Coagulação Floculação Sedimentação

Filtração Desinfecção Fluoretação Correção de pH

Água Final

Polímero Agente oxidante

Alcalinizante

DESINFECÇÃO

Definição: O propósito do

processo de desinfecção é

eliminar, de modo econômico, os

microrganismos patogênicos

presentes na fase líquida.

• Agentes físicos

• Temperatura

• Radiação

• Filtração

• Agentes químicos

• Fenóis

• Álcoois

• Halogênios

• Metais pesados

• Ácidos e bases

AGENTES DESINFETANTES

CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DE UM AGENTE DESINFETANTE

• Atividade antimicrobiana

Solubilidade

Estabilidade

Inocuidade para o homem e os animais

Ausência de combinação com material

orgânico estranho

Alterações das moléculas de

proteínas e de ácidos nucleicos

• Lesão da parede celular

Alteração da permeabilidade celular

Inibição da ação enzimática

MODO DE AÇÃO DOS AGENTES DESINFETANTES

EFICÁCIA DO PROCESSO DE DESINFECÇÃO

• Avaliação do processo

Monitoramento da concentração de

microrganismos patogênicos

Monitoramento da concentração de

microrganismos indicadores

APLICAÇÃO DO CLORO EM ETA’S CILINDROS DE 900 KG

Reações com compostos orgânicos

Reações com compostos fenólicos

Reações com substâncias húmicas

CLORO E SUAS REAÇÕES DEMANDA DE CLORO

tCk n

deN

N ..

0

0

Eficiência = C.t

Concentração mínima de cloro residual livre após a

desinfecção: 0,5 mg/l

Concentração mínima de cloro residual livre na rede

de distribuição: 0,2 mg/l

Concentração máxima de cloro residual livre na rede

de distribuição: 2,0 mg/l

Tempo de contato

30 minutos

CINÉTICA DO PROCESSO DE DESINFECÇÃO

TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO

Manancial Coagulação Floculação Sedimentação

Filtração Desinfecção Fluoretação Correção de pH

Água Final

Polímero Agente oxidante

Alcalinizante

FLUORETAÇÃO

Definição:O propósito do processo de

fluoretação é garantir uma concentração

mínima e máxima de íon fluoreto em águas de

abastecimento a fim de que seja possível a

manutenção da saúde dental da população.

Para cada $ 1,0 gasto em processos de fluoretação,

são economizados potencialmente $ 80,0 em custos

odontológicos (AWWA, 1999)

Benefícios