Tratamento de Água: Desinfecção

Transcrição

1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO DECIV DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Tratamento de Água: Desinfecção DISCIPLINA: SANEAMENTO PROF. CARLOS EDUARDO F MELLO [email protected]

2 Conceito É o processo de destruição ou inativação de organismos patogênicos (bactérias, vírus, protozoários e vermes) em água de abastecimento, bem como de outros organismos indesejáveis (algas, por exemplo).

3 Diferença entre Desinfecção e Cloração Desinfecção: destruição de parte ou todo de um grupo de organismos patogênicos Esterilização: destruição de todos os organismos, patogênicos ou não.

4 Teoria da Desinfecção Mecanismo de desinfecção natureza do desinfetante tipo de organismo a inativar esporos e vírus: mais resistentes do que bactérias agentes químicos da desinfecção: inativação das enzimas do citoplasma dos microrganismos

5 Atributos para os Desinfectantes Poder de destruir os organismos patogênicos em um tempo razoável Não devem ser tóxicos, nem causar gosto e cheiro Disponíveis a um custo razoável Apresentar facilidade e segurança: no transporte armazenamento manuseio aplicação

6 Fatores Intervenientes na Desinfecção Espécie e concentração do organismo a ser destruído Espécie e concentração do desinfetante Tempo de contato Características físicas e químicas da água Grau de dispersão do desinfetante na água

7 Desinfetantes Utilizados em ETA Agentes químicos Cloro Ozônio Agentes físicos Calor Radiação ultravioleta

8 Desinfecção pelo Cloro - Cloração Aspectos Gerais Produzido pela eletrólise da salmoura 2NaCl + H 2 O + corrente elétrica 2NaOH + Cl 2 + H 2 Poderoso bactericida Forte oxidante Na ausência de água não ataca os metais ferrosos

9 Desinfecção pelo Cloro - Cloração Aspectos Gerais Disponível como gás, líquido e sólido ponto de fusão de -102ºC ponto de ebulição: -34 ºC Cloro gasoso: 2,5 vezes mais pesado do que o ar Cloro líquido: 1,5 vezes mais pesado do que a água

10 Desinfecção pelo Cloro - Cloração Aspectos Gerais Armazenado como gás liquefeito em cilindros de aço 1 L de cloro líquido transforma-se em 460 L de gás É barato

11 Desinfecção pelo Cloro - Cloração Aspectos Gerais Concentrações 0,003 L de Cloro em 1 m3 de ar: odor perceptível 0,0015 L de cloro por m3: irritação nas mucosas 0,03 L/m3: causa tosse 1L/m3: mata instantaneamente

12 Propriedades Químicas Solução aquosa É facilmente absorvido por alguns compostos alcalinos 1Kg de cloro combina com: 1,10 Kg de cal hidratada comercial (95%) 2Ca(OH)2 + 2 Cl2 Ca(OCl)2 + 2H2O 0,83 Kg de cal virgem (95%) 2CaO + H2O + 2Cl2 Ca(OCl)2 + CaCl2 + 2H2O

13 Propriedades Químicas Solução aquosa Poderoso oxidante Remoção de ácido sulfídrico H2S + 4Cl2 + 4H2O H2SO4 + 8HCl Remoção de ferro 2Fe(HCO3)2 + Cl2 + Ca(HCO3)2 2Fe(OH)3 + CaCl2 + 6CO2 Formação de clorofenol (indesejável) C6H5OH + HClO C6H4ClOH + H2O

14 Reações do Cloro com a Água Cl 2 + H 2 O HCl + HClO HCl H + + Cl - HClO H + + ClO - Cl 2 : cloro, gás disponível Cloro residual livre HClO: ácido hipocloroso Forte desinfetante ClO - : íon hipoclorito Fraco desinfetante A cloração deve ser efetuada a ph inferior a 8,0 (Portaria 518/04) Figura 1. Dissociação do ácido hipocloroso em função do ph e temperatura Fonte: Netto (1991)

15 Reações do Cloro com a Água A eficiência depende: Temperatura Turbidez da água Presença de compostos orgânicos e inorgânicos Microrganismos presentes

16 Reações do Cloro com a Água A eficiência depende: Tempo de contato Dispersão na água (mistura) Concentração do cloro ph

17 Reações do Cloro com a Amônia Cl 2 + NH 3 NH 2 Cl + HCl Monocloramina NH 2 Cl + Cl 2 NHCl 2 + HCl Dicloramina NHCl 2 + Cl 2 NCl 3 + HCl Tricloreto de nitrogênio

18 Métodos de Cloração Cloração simples com residual livre: Uso mais generalizado Não há preocupação de satisfazer a demanda de cloro Exemplo: Águas não muito poluídas: após 20 minutos de contato o cloro residual livre entre 0,1 e 0,2 mg/l O tempo de contato é de 30 minutos Residual de cloro livre após o contato mínimo de 0,5 mg/l Mínimo de 0,2 mg/l em qualquer ponto da rede de distribuição e Máximo de 2,0 mg/l (Portaria 518/04)

19 Métodos de Cloração Cloração com residual combinado: Aplicação de amônia e cloro Residuais mais estáveis do que o cloro livre Vantagens do método Manter residual de cloro não permitindo a contaminação posterior ao tratamento Impedir crescimento de ferro-bactérias e lodo com a aplicação de cloro antes da amônia Água contendo fenóis: aplica-se a amônia antes do cloro, evita a formação de sabor e odor

20 Métodos de Cloração Cloração ao break-point : Adição de cloro em água com teor de nitrogênio amoniacal produz uma série de reações que dependem: Relação entre o cloro dosado e nitrogênio amoniacal presentes ph Temperatura Tempo de reação

21 Desinfecção pelo Ozônio O ozônio é uma forma alotrópica do oxigênio, onde 3 átomos de elemento oxigênio combinam-se formando o O3 Aspectos Gerais Composto instável: produzido no local Pouco solúvel em água Muito volátil Decompõe com rapidez

22 Desinfecção pelo Ozônio Aspectos Gerais Redutor de odor, gosto, ferro e manganês Destrói fenóis, detergentes e pigmentos coloridos Amplamente utilizado na Europa

23 Desinfecção pelo Ozônio Vantagens Redução de odor, gosto e cor Poderoso oxidante Ação desinfetante para uma ampla gama de ph Ação bactericida 300 a 3000 vezes mais rápida do que a do cloro, para o mesmo tempo de contato A superdosagem não acarreta perigo

24 Desinfecção pelo Ozônio Desvantagens Não tem ação residual Gasto com energia elétrica de 10 a 15 vezes maior que o gasto com cloro

25 Desinfecção por Radiação Ultravioleta Aspectos gerais Exposição de um filme de água (120 a 300 mm) Luz ultravioleta: produzida por lâmpadas de vapores de mercúrio com bulbo de quartzo Também é eficiente na desinfecção de esgotos sanitários

26 Desinfecção por Radiação Ultravioleta Vantagens Não se introduz material na água, portanto, suas características físico-químicas não se alteram Período de contato ou tempo de exposição pequeno A superdosagem não possui efeito nocivo

27 Desinfecção por Radiação Ultravioleta Desvantagens Vírus são menos suscetíveis do que as bactérias Não há ação residual Material e energia de custo elevado Problemas de manutenção Não se determina rapidamente a eficiência do processo

28 Reações do Cloro com a Água