Saneamento I Tratamento de água. Eduardo Cohim edcohim@gmail.com

Transcrição

1 Saneamento I Tratamento de água Eduardo Cohim edcohim@gmail.com 1

2 Concepção de sistemas de abastecimento de água

3 Estação de tratamento ETA Conjunto de unidades destinado a tratar a água, adequando suas características aos padrões de potabilidade.

4 Qualidade COMPORTAMENTO DE ETAs EM RELAÇÃO A QUALIDADE DA ÁGUA Água Final Padrão de Potabilidade Água Bruta Tempo

5 DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO DE PARTÍCULAS EM ÁGUAS NATURAIS Partículas dissolvidas 10-3 m Partículas coloidais 1 m Partículas em suspensão Cor real SDT Compostos dissolvidos 0,45 m Turbidez Cor aparente SST

6 DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO DE PARTÍCULAS EM ÁGUAS NATURAIS Partículas dissolvidas 10-3 m Partículas coloidais 1 m Partículas em suspensão Processos de membrana Osmose Reversa Nanofiltração Tratamento convencional e suas variantes Filtração em linha Filtração direta Filtração lenta

7 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

8 PADRÕES DE POTABILIDADE PORTARIA 2914/MS) Parâmetros estéticos: Cor, Turbidez, etc... Cor Aparente: 15 uh (mg Pt-Co/L) Dureza: 500 mg CaCO 3 /L Ferro: 0,3 mg/l Manganês: 0,1 mg/l Gosto e Odor: Não objetável Sulfato: 250 mg/l Cloreto: 250 mg/l

9 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

10 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

11 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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16 Taxa de aplicação: 0,1 a 0,2 m 3 /m 2 /hora 17

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

18 COAGULAÇÃO 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.

19 PROCESSO DE COAGULAÇÃO Dispositivos hidráulicos Calhas Parshall Vertedores retangulares Malhas difusoras Injetores

20 PROCESSO DE COAGULAÇÃO CALHAS PARSHALL

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

22 FLOCULAÇÃO Partículas Choques Agregação Processo Físico (Transporte) Estabilidade do Colóide (Coagulação)

23 FLOCULAÇÃO

24 Frequência relativa FLOCULAÇÃO:OBJETIVO Água bruta Água coagulada Água floculada d p > d c Partículas sedimentáveis Diâmetro crítico Diâmetro das partículas

25 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO Floculadores hidráulicos Floculadores hidráulicos de fluxo horizontal Floculadores hidráulicos de fluxo vertical Floculador Alabama Floculadores em meio poroso

26 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS

27 FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

28 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO Dispositivos mecânicos Agitadores de fluxo radial Agitadores de fluxo axial Agitadores de fluxo radial e axial

29 SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL E RADIAL

30 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO

31 LAY-OUT DE ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUA CASA DE QUÍMICA Canal de água coagulada

32 LAY-OUT DE ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUA Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA

33 LAY-OUT DE ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUA Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA

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

35 SEDIMENTAÇÃO Definição: Processo de separação sólido-líquido que tem como força propulsora a ação da gravidade.

36 SEDIMENTAÇÃO Classificação dos Processos de Sedimentação Sedimentação discreta (Tipo 1) Sedimentação floculenta (Tipo 2)

37 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

38 Sedimentação Discreta (Tipo I) 1 H 2 V s V h B L 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.

39 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.

40 Sedimentação Floculenta (Tipo II) 1 V h H 2 V s B L 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.

41 DECANTADORES CONVENCIONAIS EM ETA S E ETE S

42 DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR

43 DECANTADORES LAMINARES

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

45 LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E DECANTADORES F1 F2 F8 CASA DE QUÍMICA Canal de água coagulada

46 LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E DECANTADORES F5 F6 F1 F2 Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA

47 FILTRAÇÃO Definição: Processo de separação sólido-líquido utilizado para promover a remoção de material particulado presente na fase líquida.

48 FILTRO RÁPIDO POR GRAVIDADE

49 Turbidez efluente Perda de carga COMPORTAMENTO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃO H imp Ht H0 H imp H 0 Tempo Etapa intermediária Etapa inicial Tempo Traspasse

50 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)

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

52 DESINFECÇÃO Definição: O propósito do processo de desinfecção é eliminar, de modo econômico, os microrganismos patogênicos presentes na fase líquida.

53 AGENTES DESINFETANTES Agentes físicos Temperatura Radiação Filtração Agentes químicos Fenóis Álcoois Halogênios Metais pesados Ácidos e bases

54 CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DE UM AGENTE DESINFETANTE Atividade antimicrobiana Solubilidade Estabilidade Inocuidade para o homem e os animais Ausência de combinação com material orgânico estranho

55 MODO DE AÇÃO DOS AGENTES DESINFETANTES Lesão da parede celular Alteração da permeabilidade celular Inibição da ação enzimática Alterações das moléculas de proteínas e de ácidos nucleicos

56 EFICÁCIA DO PROCESSO DE DESINFECÇÃO Avaliação do processo Monitoramento da concentração de microrganismos patogênicos Monitoramento da concentração de microrganismos indicadores

57 APLICAÇÃO DO CLORO EM ETA S CILINDROS DE 900 KG

58 CLORO E SUAS REAÇÕES DEMANDA DE CLORO Reações com compostos orgânicos Reações com compostos fenólicos Reações com substâncias húmicas

59 CINÉTICA DO PROCESSO DE DESINFECÇÃO N n k. C. t N 0 e d 0 Eficiência = C.t Tempo de contato 30 minutos 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

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

61 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. Benefícios Para cada $ 1,0 gasto em processos de fluoretação, são economizados potencialmente $ 80,0 em custos odontológicos (AWWA, 1999)