UD 02: Tratamento de água

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1 U N I V E R S I D A D E D E S Ã O P A U L O E s c o l a d e E n g e n h a r i a d e L o r e n a EEL PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS I UD 02: Tratamento de água Prof. Lucrécio Fábio Prof. Lucrécio Fábio Atenção: estas notas destinam-se exclusivamente a servir como roteiro de estudo. Figuras e tabelas de outras fontes foram reproduzidas estritamente com Atenção: estas notas destinam-se exclusivamente a servir como roteiro de estudo. Figuras e tabelas de outras fins didáticos. fontes foram reproduzidas estritamente com fins didáticos.

2 Introdução Estação de tratamento de água de Guandu Rio de Janeiro

3 Finalidade do Tratamento Higiênica - remoção de bactérias, elementos venenosos ou nocivos, mineralização excessiva, teores elevados de compostos orgânicos; Estética - correção de cor, turbidez, odor, sabor; Econômica - redução da corrosividade das tubulações, diminuição de doenças veiculadas pela água. De modo geral, visa a melhoria da qualidade da água para abastecimento.

4 Sistema de abastecimento Bacia hidrográfica Reservatório de acumulação captação adução tratamento reservatório distribuição

5 captação tratamento indústria lazer/consumo humano tratamento de efluentes

6 Processo de Tratamento Em geral são os seguintes: Captação coagulação floculação decantação ou sedimentação filtração desinfecção (cloração) fluoretação

7 Processo de Tratamento

8 Processo de Tratamento Captação Captação de água da Represa Billings São Paulo

9 Processo de Tratamento Coagulação É o processo que transforma as partículas em suspensão, em estado coloidal e algumas que se encontram dissolvidas, em aglomerados que possam ser removidas pelos processos de decantação e filtração. Esses aglomerados se reúnem produzindo a floculação. Reagentes Compostos de alumínio ( sulfato de alumínio, polímeros a base de alumínio - policloreto de alumínio) sulfato de alumínio policloreto de alumínio

10 Processo de Tratamento Coagulação Agitação rápido do sistema de coagulação

11 Processo de Tratamento Floculação Teoricamente, o sulfato reagindo com a alcalinidade natural da água. Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O + 3 Ca (HCO 3 ) 2 Al(OH) 3 + 3CaSO H 2 O + 6CO 2 Floculadores

12 Decantação Processo de Tratamento É o processo pelo qual se verifica a deposição de matérias em suspensão pela ação da gravidade. Velocidade de sedimentação Força de atrito Força gravitacional Lei de Stokes Vs = 1. g. d 1 - d 2. D 2 18 ʋ d 2 Vs = velocidade de sedimentação (m/s) g = aceleração da gravidade (m/s 2 ) ʋ = viscosidade cinemática da água (m 2 /s) d 1 = densidade da partícula (kg/m 3 ) d 2 = densidade do líquido (kg/m 3 ) D = diâmetro da partícula (m)

13 Processo de Tratamento Aplicação Calcular a velocidade de sedimentação de uma partícula, tendose os seguintes dados: velocidade de sedimentação : Vs =? m/s aceleração da gravidade : g = 9,81 m/s 2 viscosidade cinemática da água : ʋ = 0,90 x 10-6 m 2 /s densidade da partícula : d 1 =2650 kg/m 3 densidade do líquido : d 2 = 1000 kg/m 3 diâmetro da partícula : D = 0,7 mm = 0,7 x 10-3 m Resposta: 0,48m/s

14 Processo de Tratamento Decantação T = V / Q T = tempo de detenção (h) V = volume do tanque (m 3 ) Q = vazão (m 3 /h)

15 Processo de Tratamento Aplicação Qual o tempo de detenção de um decantador que tem volume de 3000m 3 e cuja vazão de água é de 0,8m 3 /s T = V / Q T = 3000m 3 / 2880m 3.h -1 T = 1,04h

16 Processo de Tratamento Filtração A filtração da água consiste em fazê-la passar através de substâncias porosas capazes de reter ou remover algumas de suas impurezas. Classificação dos filtros De acordo com a taxa ou velocidade de filtração filtros lentos: funcionam com taxa média de 4 m 3 /m 2 /dia filtros rápidos: funcionam com taxa média de 120 m 3 /m 2 /dia Quanto à pressão, os filtros rápidos podem ser de 2 tipos: de pressão: fechados metálicos, nos quais a água a ser filtrada é aplicada sobre pressão. de gravidade: os mais comuns

17 Processo de Tratamento Filtração Tipos de filtros Corte de um filtro lento

18 Processo de Tratamento Filtração Corte de um filtro rápido

19 Processo de Tratamento Filtração Filtro rápido/gravidade

20 Processo de Tratamento Filtração Filtro rápido/pressão

21 Filtração Processo de Tratamento

22 Desinfecção Processo de Tratamento A desinfecção nas ETAs é feita com cloro e, por isso, o termo desinfecção é comumente substituído por cloração. A cloração pode ser feita com: Cloro puro Hipoclorito de sódio ou cálcio

23 Processo de Tratamento Fluoretação A fluoretação das águas de abastecimento público auxilia na produção natural de dentes mais resistentes, proporcionando-lhes mais saúde. Os dentes são ossos mortos, portanto a ação benéfica do flúor para efeitos preventivos ocorrerá com mais vantagem na sua formação.

24 Ação do Flúor Processo de Tratamento aumento da insolubilidade da parte mineralizada do dente, tornando-o mais resistente às bactérias; maior concentração de fluoretos na cavidade oral, inibindo os processos enzimáticos, que dissolvem substâncias calcificantes do dente; sua presença torna o meio impróprio ao desenvolvimento de Lactobacillus Acidophillus Materiais Fluoreto de sódio comercial; fluorssilicato de sódio; ácido fluorssilícico

25 Tratamento de água para caldeira Clarificação O processo consiste em coagulação, floculação e filtração da água com vistas a reduzir a presença de sólidos suspensos. Abrandamento Ou amolecimento da água, consiste na remoção total ou parcial dos íons de cálcio (Ca ++ ) e magnésio (Mg ++ ) nela presentes, geralmente em forma de bicarbonatos, sulfatos e cloretos.

26 Tratamento de água para caldeira Abrandamento processo de troca iônica ou desmineralização

27 Desgaseificação Tratamento de água para caldeira Tem duas finalidades: - aquecimento da água - desprendimento de elementos gasosos Desaerador

28 Teste de jarro Passos do tratamento Preparo de soluções - cal - sulfato - hipoclorito realização do jar test (teste de jarro)

29 Teste de jarro Aparelho de jar test Instrumentação de apoio

30 Teste de jarro

31 Bibliografia Carlos A. Richter e José M. de Azevedo Netto. Tratamento de Água. 5ª ed. São Paulo Edgard Blucher Luiz Di Bernardo. Tratamento de água para abastecimento por filtração direta. 1 a ed. Rio de Janeiro. Abes