ESCOLA POLITÉCNICA DA USP DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA EM SANEAMENTO BÁSICOB. Prof. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho

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1 ESCOLA POLITÉCNICA DA USP DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E SANITÁRIA APLICAÇÕES DO DIÓXIDO DE CLORO EM SANEAMENTO BÁSICOB Prof. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho

2 Introdução SUMÁRIO Concepção de ETAs Desinfecção em ETAs e ETEs Cloro: Vantagens e Desvantagens Dióxido de cloro: Vantagens e Desvantagens Conclusões Finais

3 DIÓXIDO DE CLORO NO SANEAMENTO BÁSICOB CONCEPÇÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Manancial Captação Adução de água bruta ETA Distribuição Reservação Adução de água tratada

4 DIÓXIDO DE CLORO NO SANEAMENTO BÁSICOB Manancial Captação Adução de água bruta ETA Distribuição Reservação Adução de água tratada Coagulação Floculação Sedimentação Filtração rápida Desinfecção

5 TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO Agente oxidante CAP Coagulante Alcalinizante Agente oxidante Polímero Manancial Coagulação Floculação Sedimentação Polímero Agente oxidante Correção de ph Fluoretação Desinfecção Filtração Água Final Alcalinizante Flúor Agente oxidante

6 Tratamento de Água Qualidade da água final Qualidade da água bruta Qualidade da água bruta Qualidade da água final Confiabilidade em processos e equipamentos Mão de obra e pessoal Flexibilidade operacional em lidar com mudanças na qualidade da água Área disponível Disposição dos resíduos (Aspectos ambientais) Custos de operação e construção Aspectos políticos Estéticamente agradável Compostos inorgânicos Compostos orgânicos Microbiologicamen te segura Sub-produtos da desinfecção

7 Tratamento de Água Qualidade da água final Qualidade da água bruta Qualidade da água bruta Qualidade da água final Confiabilidade em processos e equipamentos Mão de obra e pessoal Flexibilidade operacional em lidar com mudanças na qualidade da água Área disponível Disposição dos resíduos (Aspectos ambientais) Custos de operação e construção Aspectos políticos Estéticamente agradável Compostos inorgânicos Compostos orgânicos Microbiologicamen te segura Sub-produtos da desinfecção

8 Tratamento de Água Qualidade da água final Qualidade da água bruta Qualidade da água bruta Qualidade da água final Confiabilidade em processos e equipamentos Mão de obra e pessoal Flexibilidade operacional em lidar com mudanças na qualidade da água Área disponível Disposição dos resíduos (Aspectos ambientais) Custos de operação e construção Aspectos políticos Estéticamente agradável Compostos inorgânicos Compostos orgânicos Microbiologicamen te segura Sub-produtos da desinfecção

9 Tratamento de Água Qualidade da água final Qualidade da água bruta Qualidade da água bruta Qualidade da água final Confiabilidade em processos e equipamentos Mão de obra e pessoal Flexibilidade operacional em lidar com mudanças na qualidade da água Área disponível Disposição dos resíduos (Aspectos ambientais) Custos de operação e construção Aspectos políticos Estéticamente agradável Compostos inorgânicos Compostos orgânicos Microbiologicamen te segura Sub-produtos da desinfecção

10 No manancial Redução pela escolha do manancial Redução pela proteção do manancial Na estação de tratamento Reducão por remoção Água desinfetada Análise das barreiras múltiplas Reducão do risco de catástrofe Na estação de tratamento Reducão por inativação No sistema de distribuição Reducão por proteção

11 CISTOS DE Giardia muris E OOCYSTOS DE Cryptosporidium parvum Giardia (7-14 um ) Cryptosporidium (3-5 um)

12 PROCESSO DE LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL Desinfecção Grade Caixa de areia Decantador Primário Tanque de Aeração Decantador Secundário Rio Adensamento Digestão Secagem Lodo Seco

13 DIÓXIDO DE CLORO NO SANEAMENTO BÁSICOB

14 AGENTES OXIDANTES E SUA APLICAÇÃO EM ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Cloro (Cloro gasoso, hiploclorito de sódios e hipoclorito de cálcio) c Cloraminas Permanganato de potássio Dióxido de cloro Ozônio Peroxônio (O 3 + H 2 O 2 ) Peróxido de hidrogênio

15 OXIDAÇÃO QUÍMICA E DESINFECÇÃO KMnO 4 Cl 2, ClO 2,O 3,H 2 O 2 Pré-oxidação Coagulação Floculação Sedimentação Pós-oxidação Filtração Inter-oxidação O 3, Cloraminas, Cl 2, ClO 2 O 3, Cl 2, ClO 2

16 DIÓXIDO DE CLORO NO SANEAMENTO BÁSICOB Oxidação de compostos inorgânicos em estado reduzido (Fe +2, Mn +2, Sulfetos, etc...) Desinfecção. Remoção de cor real. Controle de gosto e odor em águas de abastecimento.

17 DIÓXIDO DE CLORO NO SANEAMENTO BÁSICOB Oxidação de compostos inorgânicos em estado reduzido (Fe +2, Mn +2, Sulfetos, etc...) Desinfecção. Remoção de cor real. Controle de gosto e odor em águas de abastecimento.

18 DIÓXIDO DE CLORO NO SANEAMENTO BÁSICOB Oxidação de compostos inorgânicos em estado reduzido (Fe +2, Mn +2, Sulfetos, etc...) Desinfecção. Remoção de cor real. Controle de gosto e odor em águas de abastecimento.

19 DIÓXIDO DE CLORO NO SANEAMENTO BÁSICOB Oxidação de compostos inorgânicos em estado reduzido (Fe +2, Mn +2, Sulfetos, etc...) Desinfecção. Remoção de cor real. Controle de gosto e odor em águas de abastecimento.

20 DIÓXIDO DE CLORO NO SANEAMENTO BÁSICOB Oxidação de compostos orgânicos sintéticos. ticos. Minimização da formação de sub- produtos da desinfecção. Auxiliar do processo de coagulação e floculação. Controle microbiológico das unidades componentes das ETA s.

21 DIÓXIDO DE CLORO NO SANEAMENTO BÁSICOB Oxidação de compostos orgânicos sintéticos. ticos. Minimização da formação de sub- produtos da desinfecção. Auxiliar do processo de coagulação e floculação. Controle microbiológico das unidades componentes das ETA s.

22 DIÓXIDO DE CLORO NO SANEAMENTO BÁSICOB Oxidação de compostos orgânicos sintéticos. ticos. Minimização da formação de sub- produtos da desinfecção. Auxiliar do processo de coagulação e floculação. Controle microbiológico das unidades componentes das ETA s.

23 DIÓXIDO DE CLORO NO SANEAMENTO BÁSICOB Oxidação de compostos orgânicos sintéticos. ticos. Minimização da formação de sub- produtos da desinfecção. Auxiliar do processo de coagulação e floculação. Controle microbiológico das unidades componentes das ETA s.

24 DIÓXIDO DE CLORO NO SANEAMENTO BÁSICOB Problemas Técnicos Econômicos e ambientais Solução!!

25 DIÓXIDO DE CLORO NO SANEAMENTO BÁSICOB Oxidação de compostos inorgânicos em estado reduzido (Fe +2, Mn +2, Sulfetos, etc...)

26 DIÓXIDO DE CLORO NO SANEAMENTO BÁSICOB

27 DIÓXIDO DE CLORO NO SANEAMENTO BÁSICOB Controle microbiológico das unidades componentes das ETA s.

28 DIÓXIDO DE CLORO NO SANEAMENTO BÁSICOB

29 DIÓXIDO DE CLORO NO SANEAMENTO BÁSICOB

30 OXIDAÇÃO QUÍMICA E DESINFECÇÃO KMnO 4, Cloraminas, Cl 2, ClO 2,O 3,H 2 O 2 Pré-oxidação Coagulação Floculação Sedimentação Pós-oxidação Filtração Inter-oxidação O 3, Cloraminas, Cl 2, ClO 2 O 3, Cl 2, ClO 2

31 CLORO E SUA APLICABILIDADE Baixo custo VANTAGENS Grande disponibilidade no mercado Agente oxidante e desinfetante Aplicação versátil (oxidação de ferro e manganês, remoção de cor e controle de odor e sabor) Apresenta relativa estabilidade

32 CLORO E SUA APLICABILIDADE Baixo custo VANTAGENS Grande disponibilidade no mercado Agente oxidante e desinfetante Aplicação versátil (oxidação de ferro e manganês, remoção de cor e controle de odor e sabor) Apresenta relativa estabilidade

33 CLORO E SUA APLICABILIDADE Baixo custo VANTAGENS Grande disponibilidade no mercado Agente oxidante e desinfetante Aplicação versátil (oxidação de ferro e manganês, remoção de cor e controle de odor e sabor) Apresenta relativa estabilidade

34 CLORO E SUA APLICABILIDADE Baixo custo VANTAGENS Grande disponibilidade no mercado Agente oxidante e desinfetante Aplicação versátil (oxidação de ferro e manganês, remoção de cor e controle de odor e sabor) Apresenta relativa estabilidade

35 CLORO E SUA APLICABILIDADE Baixo custo VANTAGENS Grande disponibilidade no mercado Agente oxidante e desinfetante Aplicação versátil (oxidação de ferro e manganês, remoção de cor e controle de odor e sabor) Apresenta relativa estabilidade

36 CLORO E SUA APLICABILIDADE DESVANTAGENS Formação de sub-produtos da desinfecção Apresenta riscos no manuseio de cloro gasoso Soluções de hipoclorito de sódios apresentam instabilidade

37 FORMAÇÃO DE SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO Agente oxidante: Cloro e suas variantes!!! Trihalometanos Ácidos haloacéticos Haloacetonitrilas Haloacetonas Aldeídos dos Hidratos de cloral Trihalonitrometanos

38 CLORO E SUA APLICABILIDADE DESVANTAGENS Formação de sub-produtos da desinfecção Apresenta riscos no manuseio de cloro gasoso Soluções de hipoclorito de sódios apresentam instabilidade

39 CLORO E SUA APLICABILIDADE DESVANTAGENS Formação de sub-produtos da desinfecção Apresenta riscos no manuseio de cloro gasoso Soluções de hipoclorito de sódios apresentam instabilidade

40 SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO THM s s : 100 µg/l (80 µg/l EUA) Ácidos haloacéticos ticos: : (60 µg/l EUA) Bromato : 25 µg/l (10 µg/l EUA) Clorito : 0,2 mg/l (1,0 mg/l EUA) Cloro livre : 2,0 mg/l (4,0 mg/l - EUA) Dióxido de cloro : 1,0 mg ClO 2 /l (EUA)

41 SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO Qualidade da água bruta (Aspectos sazonais) Tipo e dosagem de agente oxidante empregado na operação da ETA Operação do processo de coagulação Operação do sistema de distribuição de água (Aspectos hidráulicos) Condição microbiológica das adutoras e redes de distribuição

42 SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO Qualidade da água bruta (Aspectos sazonais) Tipo e dosagem de agente oxidante empregado na operação da ETA Operação do processo de coagulação Operação do sistema de distribuição de água (Aspectos hidráulicos) Condição microbiológica das adutoras e redes de distribuição

43 SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO Qualidade da água bruta (Aspectos sazonais) Tipo e dosagem de agente oxidante empregado na operação da ETA Operação do processo de coagulação Operação do sistema de distribuição de água (Aspectos hidráulicos) Condição microbiológica das adutoras e redes de distribuição

44 SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO Qualidade da água bruta (Aspectos sazonais) Tipo e dosagem de agente oxidante empregado na operação da ETA Operação do processo de coagulação Operação do sistema de distribuição de água (Aspectos hidráulicos) Condição microbiológica das adutoras e redes de distribuição

45 SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO Qualidade da água bruta (Aspectos sazonais) Tipo e dosagem de agente oxidante empregado na operação da ETA Operação do processo de coagulação Operação do sistema de distribuição de água (Aspectos hidráulicos) Condição microbiológica das adutoras e redes de distribuição

46 FORMAÇÃO DE SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO Compostos orgânicos precursores Sub-produtos da desinfecção Cloro livre COP ' s + Cloro livre DBP' s

47 MINIMIZAÇÃO DA FORMAÇÃO DE SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO Remoção dos compostos orgânicos precursores (Otimização do processo de coagulação) Mudança a do agente oxidante Remoção dos sub-produtos da desinfecção Controle da qualidade da água bruta diretamente no manancial (Gerenciamento da qualidade da água na bacia hidrográfica)

48 MINIMIZAÇÃO DA FORMAÇÃO DE SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO Remoção dos compostos orgânicos precursores (Otimização do processo de coagulação) Mudança a do agente oxidante Remoção dos sub-produtos da desinfecção Controle da qualidade da água bruta diretamente no manancial (Gerenciamento da qualidade da água na bacia hidrográfica)

49 MINIMIZAÇÃO DA FORMAÇÃO DE SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO Remoção dos compostos orgânicos precursores (Otimização do processo de coagulação) Mudança a do agente oxidante Remoção dos sub-produtos da desinfecção Controle da qualidade da água bruta diretamente no manancial (Gerenciamento da qualidade da água na bacia hidrográfica)

50 MINIMIZAÇÃO DA FORMAÇÃO DE SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO Remoção dos compostos orgânicos precursores (Otimização do processo de coagulação) Mudança a do agente oxidante Remoção dos sub-produtos da desinfecção Controle da qualidade da água bruta diretamente no manancial (Gerenciamento da qualidade da água na bacia hidrográfica)

51 ASPECTOS QUÍMICOS DO DIÓXIDO DE CLORO EM MEIO AQUOSO GERAÇÃO DO DIÓXIDO DE CLORO CLORITO DE SÓDIO 5 NaClO + 4HCl 4ClO + 5NaCl + 2H O NaClO + Cl 2ClO + 2NaCl 2 2 GERAÇÃO in loco

52 ASPECTOS QUÍMICOS DO DIÓXIDO DE CLORO EM MEIO AQUOSO GERAÇÃO DO DIÓXIDO DE CLORO CLORATO DE SÓDIO 2 ClO3 + H 2SO4 + H 2O2 2 ClO2 + O2 + SO4 + 2H 2O GERAÇÃO in loco

53 OXIDAÇÃO QUÍMICA E DESINFECÇÃO KMnO 4,Cl 2, ClO 2,O 3,H 2 O 2 Pré-oxidação Coagulação Floculação Sedimentação Pós-oxidação Filtração Inter-oxidação O 3, Cloraminas, Cl 2, ClO 2 O 3, Cl 2, ClO 2

54 ASPECTOS QUÍMICOS DO DIÓXIDO DE CLORO EM MEIO AQUOSO ClO + CON' s ClO CON' s oxidados 50 % a 70 % ClO + CON' s Cl + 2 CON ' s oxidados 30 % a 50 %

55 ASPECTOS QUÍMICOS DO DIÓXIDO DE CLORO EM MEIO AQUOSO INTERAÇÕES: DIÓXIDO DE CLORO E CLORO LIVRE ClO + HOCl + H O 2CLO + 2H + + HCl Reação lenta!!! (Meia vida: 15 a 20 dias)

56 ASPECTOS QUÍMICOS DO DIÓXIDO DE CLORO EM MEIO AQUOSO INTERAÇÕES: DIÓXIDO DE CLORO E CLORO LIVRE 2ClO + HOCl 2ClO + Cl + OH 2 2 ClO + HOCl ClO + Cl + H Preponderante (90 %)!!!

57 DIÓXIDO DE CLORO E SUA APLICABILIDADE - VANTAGENS Alto poder desinfetante Agente oxidante e desinfetante Aplicação versátil (oxidação de ferro e manganês e controle de odor e sabor) Apresenta relativa estabilidade, permitindo residuais no SDA

58 DIÓXIDO DE CLORO E SUA APLICABILIDADE - VANTAGENS Alto poder desinfetante Agente oxidante e desinfetante Aplicação versátil (oxidação de ferro e manganês e controle de odor e sabor) Apresenta relativa estabilidade, permitindo residuais no SDA

59 DIÓXIDO DE CLORO E SUA APLICABILIDADE - VANTAGENS Alto poder desinfetante Agente oxidante e desinfetante Aplicação versátil (oxidação de ferro e manganês e controle de odor e sabor) Apresenta relativa estabilidade, permitindo residuais no SDA

60 DIÓXIDO DE CLORO E SUA APLICABILIDADE - VANTAGENS Alto poder desinfetante Agente oxidante e desinfetante Aplicação versátil (oxidação de ferro e manganês e controle de odor e sabor) Apresenta relativa estabilidade, permitindo residuais no SDA

61 DIÓXIDO DE CLORO E SUA APLICABILIDADE - VANTAGENS A eficiência do dióxido de cloro não é afetado pelo ph da fase líquidal Quando produzido de forma adequada, não apresenta formação de THM s

62 DIÓXIDO DE CLORO E SUA APLICABILIDADE - VANTAGENS A eficiência do dióxido de cloro não é afetado pelo ph da fase líquidal Quando produzido de forma adequada, não apresenta formação de THM s

63 DIÓXIDO DE CLORO E SUA APLICABILIDADE - DESVANTAGENS Alto custo, função principalmente da matéria prima A produção do dióxido de cloro deve ser in loco O controle do processo de geração de dióxido de cloro requer grandes cuidados operacionais

64 DIÓXIDO DE CLORO E SUA APLICABILIDADE - DESVANTAGENS Alto custo, função principalmente da matéria prima A produção do dióxido de cloro deve ser in loco O controle do processo de geração de dióxido de cloro requer grandes cuidados operacionais

65 DIÓXIDO DE CLORO E SUA APLICABILIDADE - DESVANTAGENS Alto custo, função principalmente da matéria prima A produção do dióxido de cloro deve ser in loco O controle do processo de geração de dióxido de cloro requer grandes cuidados operacionais

66 DIÓXIDO DE CLORO E SUA APLICABILIDADE - DESVANTAGENS Apresenta formação de sub-produtos da desinfecção, notadamente clorito e clorato Altos residuais de dióxido de cloro podem criar problemas de gosto e odor

67 FORMAÇÃO DE SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO Agente oxidante: Dióxido de cloro!!! Clorito Clorato

68 DIÓXIDO DE CLORO E SUA APLICABILIDADE - DESVANTAGENS Apresenta formação de sub-produtos da desinfecção, notadamente clorito e clorato Altos residuais de dióxido de cloro podem criar problemas de gosto e odor

69 CONCLUSÕES FINAIS Existe potencialidade para o uso de agentes oxidantes alternativos em Engenharia Sanitária e Ambiental!!! Limitante: Custo!!! Limitante: Pessoal qualificado para operação de sistemas de geração de ClO 2!!!

70 CONCLUSÕES FINAIS Existe potencialidade para o uso de agentes oxidantes alternativos em Engenharia Sanitária e Ambiental!!! Limitante: Custo!!! Limitante: Pessoal qualificado para operação de sistemas de geração de ClO 2!!!

71 CONCLUSÕES FINAIS Existe potencialidade para o uso de agentes oxidantes alternativos em Engenharia Sanitária e Ambiental!!! Limitante: Custo!!! Limitante: Pessoal qualificado para operação de sistemas de geração de ClO 2!!!

72 CONCLUSÕES FINAIS Limitante: Controle dos subprodutos é difícil do ponto de vista analítico!!! Opção: Contrato de compra por kg de produto comercial gerado e aluguel do equipamento de geração!!! Aplicação do dióxido de cloro na desinfecção de esgotos sanitários é bastante atrativa!!!

73 CONCLUSÕES FINAIS Limitante: Controle dos subprodutos é difícil do ponto de vista analítico!!! Opção: Contrato de compra por kg de produto comercial gerado e aluguel do equipamento de geração!!! Aplicação do dióxido de cloro na desinfecção de esgotos sanitários é bastante atrativa!!!

74 CONCLUSÕES FINAIS Limitante: Controle dos subprodutos é difícil do ponto de vista analítico!!! Opção: Contrato de compra por kg de produto comercial gerado e aluguel do equipamento de geração!!! Aplicação do dióxido de cloro na desinfecção de esgotos sanitários é bastante atrativa!!!

75 Muito Obrigado!!!

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