ECOLOGIZAÇÃO DA ENGENHARIA...
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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
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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
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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