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Introdu o ao Tratamento de gua

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adamdaniel
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Introdu o ao Tratamento de gua

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    1. Introdução ao Tratamento de Água

    3. O excesso de impurezas na água, de natureza química ou biológica, pode causar sérios danos à saúde humana e às suas atividades econômicas Indispensável a caracterização da água (física, química, biológica e radioativa da água), indicará: Quão impactado está o manancial Em que classe de qualidade de água está incluído Quais as restrição ao uso desse manancial Qual tecnologia de tratamento será mais adequada em função dos usos da água

    5. Características Físicas Relacionadas principalmente com o aspecto estético da água Cor: resulta da existência na água, de substâncias em suspensão. Esta característica é acentuada quando há, na água, presença de matéria orgânica, de minerais como o ferro e o manganês ou de despejos coloridos contidos em esgotos industriais. Turbidez: causada pela presença de materiais em suspensão na água, tais como, partículas insolúveis de solo, matéria orgânica e organismos microscópicos. Sabor e Odor: resultam da presença, na água, de alguns compostos químicos (como: sais dissolvidos produzindo sabor salino; alguns gases resultando em maus odores) ou de substâncias, tais como a matéria orgânica em decomposição, ou ainda, de algas ? associadas às impurezas químicas ou biológicas da água. podem prejudicar alguns usos da água: industrial, por exemplo As impurezas físicas podem prejudicar alguns usos da água, como por exemplo: a cor e a turbidez podem tornar a água imprópria ao consumo, pelo aspecto estético, ou por manchar roupas e aparelhos sanitários. A cor pode tornar o líquido indesejável para o uso em industriais de produção de bebidas e de outros alimentos ou de fabricação de louças e papéis, ou ainda, em indústrias têxteis. A água com sabor e odor acentuados é rejeitada para consumo doméstico ou pode causar problemas ao organismo humano, dependendo dos compostos químicos presentes. Já a turbidez acentuada em águas de mananciais, impede a penetração dos raios solares e a conseqüente fotossíntese, causando problemas ecológicos para o meio aquático. As impurezas físicas podem prejudicar alguns usos da água, como por exemplo: a cor e a turbidez podem tornar a água imprópria ao consumo, pelo aspecto estético, ou por manchar roupas e aparelhos sanitários. A cor pode tornar o líquido indesejável para o uso em industriais de produção de bebidas e de outros alimentos ou de fabricação de louças e papéis, ou ainda, em indústrias têxteis. A água com sabor e odor acentuados é rejeitada para consumo doméstico ou pode causar problemas ao organismo humano, dependendo dos compostos químicos presentes. Já a turbidez acentuada em águas de mananciais, impede a penetração dos raios solares e a conseqüente fotossíntese, causando problemas ecológicos para o meio aquático.

    6. Características Físicas Turbidez Deve-se à presença de matéria particulada em suspensão na água (matéria orgânica, fitoplâncton e outros organismos microscópicos) Expressa de forma simplificada, a transparência da água A turbidez da água bruta: um dos principais parâmetros para a seleção da tecnologia de tratamento Turbidez deve ser baixa para que a desinfecção seja eficiente

    7. Características Físicas

    8. Características Físicas

    9. Características Químicas da Água Águas naturais tendem a apresentar pH proximo a neutralidadeÁguas naturais tendem a apresentar pH proximo a neutralidade

    10. Características Químicas da Água

    11. Características Químicas da Água

    12. Características Químicas da Água

    13. Características Químicas da Água

    14. Características Químicas da Água

    15. Características Químicas da Água

    16. Características Químicas da Água

    17. Características Químicas da Água

    18. Características Químicas da Água

    20. Características Químicas da Água

    21. Características Biológicas da Água Entre os organismos que podem ser encontrados na água: Algas: Importantes para o equilíbrio ecológico Podem: formar camada de lodo Liberar compostos orgânicos tóxicos ou que produzem sabor e odor desagradáveis Formar camada de algas na superfície dos reservatórios Entupir filtros de areia, causar corrosão de estruturas, etc. Microorganismos patogênicos São introduzidos na água junto com a matéria fecal de esgotos sanitários. Podem ser de vários tipos: bactérias, vírus, protozoários e vermes. Possuem sobrevivência limitada no meio Sua existência é mostrada através de indicadores da presença de matéria fecal no líquido As bactérias usadas como indicadores de poluição da água por matéria fecal são os coliformes

    22. Características Radiológicas A radiação ambiental origina-se de fontes naturais e daquelas produzidas pelo homem Materiais radioativos: Naturais: urânio De origem antropogênica (uso médico ou industrial)

    23. Caracterização da Água É a quantificação das impurezas de natureza física, química, biológica e radiológica presentes na água A partir do conhecimento das impurezas presentes na água se define com segurança a técnica mais adequada para o tratamento É também por meio da caracterização que se avalia se o tratamento foi satisfatório e se a água distribuída é segura

    24. Caracterização da Água Definição de parâmetros: Objetivo do monitoramento da qualidade da água Plano de amostragem: Assegurar a representatividade e a validade das amostras coletadas e analisadas em laboratório. Devem ser réplicas do ambiente físico (concentração dos componentes) Evitar excesso ou escassez de dados (banco de dados) Pontos de amostragem Periodicidade

    26. OD Representa a quantidade de oxigênio molecular dissolvido na água Expresso normalmente em mg/L ou percentual de saturação

    27. DBO Parâmetro mais usual de indicação da poluição da matéria orgânica A determinação envolve a medida do OD utilizado pelos microorganismos na oxidação bioquímica da matéria orgânica Expressa em mg/L Está relacionado com matéria orgânica biodegradável É empregada na determinação da quantidade aproximada de oxigênio que será necessária para oxidar biologicamente a matéria orgânica presente na água

    28. DQO Possibilita a determinação mais rápida da demanda de uma amostra de água que a DBO Representa a quantidade de oxigênio necessário para oxidação da matéria orgânica através de um agente químico Parâmetro utilizado no monitoramento de sistemas de tratamentos de efluentes e na caracterização de efluentes industriais Está relacionado com matéria orgânica total (biodegradável e não-biodegradável) A diferença entre a DBO e a DQO: DQO: oxidação da matéria orgânica e outros compostos através de reagentes químicos DBO: a oxidação é realizada por microorganismos

    29. Estimativa da poluição DBO5 ? Águas limpas ? DBO5 na ordem de 2 a 4 mg/l; Águas poluídas ? várias dezenas de miligramas; Esgoto doméstico ? chega a 300 mg/l; A DBO é o oxigênio que vai ser respirado pelos decompositores aeróbios para decomposição completa da matéria orgânica dissolvida na água Medição do potencial poluidorA DBO é o oxigênio que vai ser respirado pelos decompositores aeróbios para decomposição completa da matéria orgânica dissolvida na água Medição do potencial poluidor

    30. Carga poluidora (ou carga de DBO) DBO5 ? dá uma idéia do grau de poluição; Representa a quantidade de oxigênio que vai ser requerida do corpo d’água na unidade de tempo; CP = Concentração (DBO5) x Vazão Superávit ou déficit de oxigênio;

    31. Equivalente populacional Poluição orgânica ? f (quantidade média de detritos produzidos diariamente por uma pessoa) ~ 54 g/hab.d Permite saber de antemão qual o potencial poluidor da indústria mesmo antes de sua instalação EP ? corresponde à carga poluidora ou carga de DBO5 produzida por uma pessoa diariamente. Permite saber de antemão qual o potencial poluidor de indústria, mesmo antes de sua instalaçãoPermite saber de antemão qual o potencial poluidor de indústria, mesmo antes de sua instalação

    36. Água para Abastecimento

    38. Processos de Tratamento da Água

    39. Aeração As águas naturais normalmente apresentam gases dissolvidos (oxigênio, nitrogênio e gás carbônico) Águas com elevados teores de gás carbônico apresentam características de agressividade (corrosão) e as que apresentam gás sulfídrico são prejudiciais É um processo no qual a água é colocada com o ar de forma a transferir substâncias solúveis do ar para a água para se obter o equilíbrio satisfatório entre os teores das mesmas A aeração somente se justifica nos casos em que as águas a tratar apresentarem carência ou excesso de gases e substâncias voláteis intercambiáveis.

    40. Aeração Objetivos: Remoção de de gases dissolvidos em excesso nas águas e de substâncias voláteis, como: gás carbônico, ácido sulfúrico, substâncias aromáticas, excesso de cloro e metano Introdução de gases nas águas: Oxigênio para oxidação de compostos ferrosos e manganosos Aumento dos teores de oxigênio e nitrogênio dissolvido na água. Geralmente o processo se aplica em águas que não estão em contato com o ar (águas subterrâneas, águas captadas em galerias de filtração, proveniente do fundo de grandes represas) Tipos de aeradores: De cascata: instalações pequenas (vazões não muito elevadas) De tabuleiros: mais indicados para a adição de oxigênio e oxidação de compostos ferrosos ou manganosos De repuxo: mais eficiente, podendo ser aplicado em grandes instalações Gás carbônico: torna a água agressiva; ácido sulfídrico: prejudica esteticamente a água; subst. Aromáticas voláteis e excesso de cloro e metano: causa, ordor e sabor Um aerador de repuxo compreende tubulações sobre um tanque de coleta de água dotada de uma série de bocais de aspersãoGás carbônico: torna a água agressiva; ácido sulfídrico: prejudica esteticamente a água; subst. Aromáticas voláteis e excesso de cloro e metano: causa, ordor e sabor Um aerador de repuxo compreende tubulações sobre um tanque de coleta de água dotada de uma série de bocais de aspersão

    41. Aerador tipo cascata

    42. Coagulação processo através do qual os coagulantes são adicionados à água, reduzindo as forças que tendem a manter separadas as partículas em suspensão

    43. Objetivos da coagulação/floculação Remoção da turbidez orgânica ou inorgânica que não sedimenta rapidamente Eliminação de bactérias e vírus e organismos patogênicos susceptíveis de serem separados por coagulação Destruição de algas e plâncton em geral Eliminação de substâncias produtoras de cor e sabor e de precipitados químicos Remoção de fosfatos

    44. Mistura Rápida Coagulação: Contaminantes orgânicos e inorgânicos presentes na água geralmente estão associados a partículas suspensas ou dissolvidas que podem requerer a coagulação química da água a fim de facilitar a remoção dessas impurezas Mistura rápida: Tem a finalidade de promover a dispersão do coagulante à água Para as reações: necessidade de dispersão do coagulante em toda a água em um tempo muito curto Coagulantes: sulfato de alumínio, sulfato ferroso, sulfato ferroso clorado, sulfato férrico, cloreto férrico,etc. Se não for feita corretamente, comprometimento das unidades de jusante Aumentar a dosagem do coagulante não é suficiente para melhorar a coagulação Misturadores hidráulicos e mecânicos A unidade de mistura rápida deve ficar o mais próximo possível dos tanques de floculação Operação unitária que consiste em distribuir rápida e homogeneamente um coagulante ou outro reagente químico na água a ser tratada, utilizando-se energia hidráulica, mecânica ou outro meio. Trata-se de um procedimento puramente físico que tem a finalidade de garantir a uniformidade do tratamento de toda a massa de água, antes que as reações químicas se completem.Operação unitária que consiste em distribuir rápida e homogeneamente um coagulante ou outro reagente químico na água a ser tratada, utilizando-se energia hidráulica, mecânica ou outro meio. Trata-se de um procedimento puramente físico que tem a finalidade de garantir a uniformidade do tratamento de toda a massa de água, antes que as reações químicas se completem.

    45. Sistema Hidráulico Mais utilizados: Calha Parshall e queda d’água originária de vertedouros Primeiros dispositivos: dispersão através do ressalto hidráulico Variações através de: Canais retangulares (por mudança brusca de declividade) Vertedores Calhas Parshall: mais aplicados nas ETAs Alia a medição da vazão com adequada dispersão do coagulante

    48. Floculação ou Mistura Lenta Os floculadores são unidades para promover agregação de partículas formadas na mistura rápida Impurezas se agregam, formando flocos Os flocos se aderem se tornando pesados Posteriormente separados da água nas unidades de decantação e filtração Existem dois sistemas básicos de floculação: O sistema hidráulico: utiliza a energia hidráulica disponível, sendo a mesma dissipada pela água em câmaras com chicanas. A água efetua um movimento sinuoso dentro da unidade. O sistema mecânico: utiliza a energia mecânica externa, a qual é dissipada pela água em tanques apropriados VIII.5. 2. Mistura lenta ou Floculação O fundamento da mistura lenta, também chamada de floculação é a formação de flocos sedimentáveis de suspensões finas através do emprego de coagulantes. A floculaçâo tem por finalidade aumentar as oportunidades de contato entre as impurezas das águas e os flocos que se formam pela reação do coagulante, pois os flocos até então foramdos bem como as impurezas ainda dispersas não têm peso suficiente para se sedimentarem por peso próprio.  Depois da adição do sulfato de alumínio, a água chega aos floculadores, onde pode recebe cloro para uma desinfecção preliminar e polieletrólito, um produto químico que vai ajudar na floculação. Os flocos formados têm aspecto gelatinoso o que facilita o agregamento de partículas na superfície do floco original. Com esses encontros e ao longo do tempo os flocos aumentam de tamanho (acima de 1 mm de diâmetro) e tornam-se mais sedimentáveis na fase seguinte, a decantação. Os seguintes parâmetros intervêm no processo: velocidade de escoamento (m/s); tempo de detenção (minutos); gradiente de velocidade (s-1). A velocidade de escoamento deve ser maior que 0,10 m/s para evitar a sedimentação de flocos no próprio floculador. Por outo lado não pode ser muito elevada para não quebrar ou romper os flocos já formados. Uma grandeza fundamental no dimensionamento hdráulico de floculador é o tempo de detenção, que depende, inclusive, muito da temperatura da água. No Brasil costuma-se trabalhar valores de 15 a 20 minutos.VIII.5. 2. Mistura lenta ou Floculação O fundamento da mistura lenta, também chamada de floculação é a formação de flocos sedimentáveis de suspensões finas através do emprego de coagulantes. A floculaçâo tem por finalidade aumentar as oportunidades de contato entre as impurezas das águas e os flocos que se formam pela reação do coagulante, pois os flocos até então foramdos bem como as impurezas ainda dispersas não têm peso suficiente para se sedimentarem por peso próprio.  Depois da adição do sulfato de alumínio, a água chega aos floculadores, onde pode recebe cloro para uma desinfecção preliminar e polieletrólito, um produto químico que vai ajudar na floculação. Os flocos formados têm aspecto gelatinoso o que facilita o agregamento de partículas na superfície do floco original. Com esses encontros e ao longo do tempo os flocos aumentam de tamanho (acima de 1 mm de diâmetro) e tornam-se mais sedimentáveis na fase seguinte, a decantação. Os seguintes parâmetros intervêm no processo: velocidade de escoamento (m/s); tempo de detenção (minutos); gradiente de velocidade (s-1). A velocidade de escoamento deve ser maior que 0,10 m/s para evitar a sedimentação de flocos no próprio floculador. Por outo lado não pode ser muito elevada para não quebrar ou romper os flocos já formados. Uma grandeza fundamental no dimensionamento hdráulico de floculador é o tempo de detenção, que depende, inclusive, muito da temperatura da água. No Brasil costuma-se trabalhar valores de 15 a 20 minutos.

    53. A coagulação/floculação inadequada causa: Consumo excessivo de floculantes Diminuição do rendimento da ETA devido a obstrução nos filtros ocasionada por flocos de baixa velocidade de sedimentação Maior frequencia de lavagem dos filtros Aumento de perdas de água na produção

    54. Decantação é um processo dinâmico de separação de partículas sólidas suspensas nas águas. Essas partículas, sendo mais pesadas do que a água, tenderão a cair para o fundo com certa velocidade (velocidade de sedimentação) As partículas que não são removidas (por tamanho ou por densidade), devem ser removidas na filtração Finalidades: Remoção de areia (caixa de areia) Remoção de partículas sedimentares finas, sem coagulação (pré-sedimentação, raro) Retenção de flocos (após coagulação): caso mais frequente em ETAs destinadas à purificação pelos processos de coagulação, decantação e filtração Remoção de impurezas antes de enviar aos filtros

    55. Decantação Classificação: Em função do escoamento da água: Decantadores de escoamento horizontal Decantadores de escoamento vertical Em função com as condições de funcionamento: Decantadores do tipo clássico ou convencional: recebem a água já floculada e nos quais se processa apenas a sedimentação Decantadores com contato de sólidos: unidades mecanizadas que promovem simultâneamente a agitaçãp, a floculação e a decantação Decantadores com escoamento laminar (tubulares ou de placas): são mais recentes, com maior eficiência

    57. Decantador de alta taxa As pesquisas dos engenheiros sanitaristas em busca de novas técnicas, visando a redução dos custos de implantação, manutenção e sobretudo o aperfeiçoamento das ETA, resultaram no desenvolvimento dos módulos de decantação tubulares ou decantadores com regime laminar e também chamados de decantadores de alta taxa. Utilizando então,  perfis tubulares, os projetistas têm sido muito bem sucedidos na redução do tempo de detenção da água floculada nos decantadores. As pesquisas dos engenheiros sanitaristas em busca de novas técnicas, visando a redução dos custos de implantação, manutenção e sobretudo o aperfeiçoamento das ETA, resultaram no desenvolvimento dos módulos de decantação tubulares ou decantadores com regime laminar e também chamados de decantadores de alta taxa. Utilizando então,  perfis tubulares, os projetistas têm sido muito bem sucedidos na redução do tempo de detenção da água floculada nos decantadores.

    58. Filtração Processo de separação sólido-líquido envolvendo fenômenos físicos, químicos e, às vezes, biológicos. Visa a remoção das impurezas da água por sua passagem através de um meio poroso (filtrante). Existem dois tipos principais de filtração: Estações Clássicas ou convencionais: Mistura rápida ? floculação ? decantação ? filtração Estação do tipo filtração direta: Mistura rápida ? floculação ? filtração Turbidez não pode ser elevada Cor que permita dosagens baixas de coagulante

    59. Filtração Filtração lenta: quando a velocidade com que a água atravessa o leito filtrante é baixa. Imita processo de purificação natural É muito usada, ainda, principalmente em pequenas cidades Não necessita de energia elétrica e de produtos químicos Equipamentos e aparelhos mais simples Presença de película biológica (pele de filtro) ? plâncton, protozoários, bactérias, etc. responsáveis pela digestão e degradação da matéria orgânica contida na água Filtração rápida (filtro rápido): quando a velocidade com que a água atravessa o leito filtrante é elevada.

    60. Filtração lenta

    61. Filtração Filtros ascendentes: Constituídos por camada espessa de areia (2m) mais uma camada de seixos rolados (~60 cm) Lavagem realizada com velocidade suficiente para expandir a areia Cuidados no esgoto da lavagem

    62. Filtração Filtros descendentes: Mais utilizados em estações convencionais A água a filtrar é introduzida na parte superior do filtro e percola no sentido vertical até o reservatório de água filtrada A lavagem ocorre no sentido inverso

    63. Desinfecção é o processo de tratamento que visa a eliminação dos germes patogênicos eventualmente presentes na água Os desinfetantes devem atender a certos requisitos: Destruírem os organismos patogênicos Não serem tóxicos aos seres humanos Custo razoável Medição rápida Ação residual Principais: Cloro Ozona Ultravioleta

    64. Desinfecção Mais largamente utilizado é o cloro: Facilmente disponível como gás, líquido ou sólido É barato É fácil de aplicar devido à sua alta solubilidade Deixa um residual em solução, de concentração facilmente determinável É capaz de destruir a maioria dos microorganismos patogênicos Desvantagens: O cloro é um gás venenoso e corrosivo Pode causar problemas de gosto e odor

    65. Desinfecção Ozônio: Oxidação da matéria orgânica, produzindo ozonidas e CO2 Alvejamento e melhoria da cor Redução dos teores de ferro e manganês Remoção de certas substâncias biodegradáveis Não é afetado pela presença de amônia como o cloro Agente poderoso, de ação rapidíssima Mais eficiente que o cloro na remoção de esporos, cistos de amebas Desvantagem: residuais obtidos não são persistentes, desaparecem em pouco tempo

    66. Desinfecção Ultravioleta Envolve a exposição de um filme de água à luz ultravioleta produzida por lâmpadas de vapores de mercúrio com bulbo de quartzo As lâmpadas produzem luz ultravioleta com 25-30% de energia dentro da região espectral de 2537 A (dentro de zona de ação bactericida) Grande custo de operação e manutenção Resume-se a pequenas instalações de uso domiciliar ou comunitário e usos industriais

    67. Flúor adicionado na forma de ácido fluorsilícico, fluorsilicato de sódio, fluoreto de sódio ou fluoreto de cálcio, para agir preventivamente contra a decomposição de esmalte nos dentes. Fluoretação

    68. Técnicas de Tratamento de Água Etapas do tratamento: Clarificação (processo primário: coagulação, decantação e filtração) Desinfecção Fluoretação Estabilização química A combinação de processos e operações unitárias dão origem ao que se chama Técnicas de Tratamento de Água

    69. Técnicas de Tratamento da Água Filtração lenta: Tratamento por processo biológico Sem coagulante químico + menor frequência de limpeza dos filtros Requer espaços grandes Comunidades rurais Taxas de filtração: 3 a 6 m3m-2d-1

    70. Técnicas de Tratamento da Água Filtração direta: Inclui as técnicas em que os filtros rápidos são as únicas unidades destinadas à remoção de sólidos presentes na água e nas quais a água bruta é coagulada antes de ser encaminhada às unidades de filtração Filtração direta descendente Filtração direta descendente com floculação Filtração direta ascendente Dupla filtração Taxas de filtração: 120 a 360 m3m-2d-1 Filtros lavados em intervalos de 20 a 50 horas ou menos

    75. Técnicas de Tratamento de Água Tratamento convencional Aqui, após a coagulação, a água é sempre floculada e decantada antes de ser encaminhada às unidades de filtração rápida, que são em geral de escoamento descendente

    76. Seleção de técnicas de tratamento Objetivo do tratamento: Sanitário Estético Requisitos da Port. MS 518/04 Estabilidade química

    77. Seleção de técnicas de tratamento Um dos principais fatores na definição da técnica é a qualidade da água bruta Deve-se considerar a variação sazonal das características da água bruta A água pode ser tratada por mais de uma técnica Filtração direta possui o menor custo de implantação e permite o tratamento de águas com maior quantidade de matéria em suspensão Filtração lenta é vantajosa para operação e manutenção Todas as técnicas apresentam vantagens e desvantagens e limitações de aplicação A escolha da tecnologia de tratamento deve basear-se em investigações de laboratório e em instalações piloto

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