TRATAMENTO DE ÁGUA PARA FINS DE CONSUMO HUMANO

Transcrição

1 TRATAMENTO DE ÁGUA PARA FINS DE CONSUMO HUMANO Alunos Marcio Wagner Souza Santos Maria Alice Domingos Picoli Natasha Leite Fernandes Vinicius Martins da Silva Professor Charles Domingues Julho/2018

2 Sumário 1. Introdução Objetivo Consumo humano Doméstico Comercial Público Industrial Qualidade da Água para o consumo Humano Abastecimento de Água Tratamento de água Principais técnicas para tratamento de água destinada ao consumo humano Tratamento Clássico Tratamento por osmose inversa Tratamento por Troca-Iônica Considerações Finais...14 Referências Bibliográficas...15

3 3 1. Introdução O tratamento de água e abastecimento para o consumo humano é essencial para proporcionar uma qualidade de vida correlacionando os fatores como saúde além de atender os requisitos importantes estabelecidos pelos órgãos do governo descrito pela Portaria da Consolidação n 5 Anexo XX do Ministério da Saúde como embasamento técnico e jurídico para a realização deste trabalho. Relatar de modo fundamental a importância do Tratamento de água, como as Estações de Tratamento de Água (ETA) e suas aplicações no processamento físico, químico e biológico. Mencionar todas as formas de consumo humano para a utilização da água consistindo após o seu tratamento atendendo qual característica adequada. 2. Objetivo Realizar o tratamento adequado a água com a utilização de equipamentos específicos para o processamento de separação e remoção de impurezas e partículas Identificar os métodos aplicados de modo mais viável na qualidade da água ao consumo humano. Relatar a importância do consumo humano para o uso da água e definindo a sua classificação 3. Consumo humano Pode-se definir como um planejamento e gerenciamento do sistema de abastecimento de água tendo a importância fundamental de mensurar os suas opções de sistema ampliando a sua capacidade de atentar toda a demanda de água. É notória a relação entre a utilização da água em quantidade e qualidades deficientes, e a potencialidade da proliferação de doenças de transmissão hídricas. Para o consumo humano a água é classificada como doméstico, comercial, industrial e público.

4 4 3.1 Doméstico Refere-se à ingestão, às atividades higiênicas e de limpeza, ao preparo de alimentos e outros usos. 3.2 Comercial Inclui entre outras, demandas de água por hotéis, bares, restaurantes, escolas, hospitais, postos de gasolina e oficinas mecânicas. 3.3 Público Trata-se da demanda de água destinada à manutenção de parques e jardins, monumentos, aeroportos, terminais rodoviários, limpeza de vias, prevenção de incêndios, além do abastecimento dos prédios públicos (prefeitura, órgãos governamentais, escolas, hospitais). 3.4 Industrial Varia com as diversas tipologias industriais, podendo ocorrer como matéria-prima, na limpeza, no processo, no resfriamento, nas instalações sanitárias, cozinhas e refeitórios. Aos quatro tipos de consumos mencionados, incorporam-se as perdas como relevante parcela da demanda de água de um sistema de abastecimento. As mesmas correspondem à diferença entre o volume produzido e o volume entregue nas ligações domiciliares. Classificam se em perdas físicas ou reais, quando ocorrem vazamentos nas tubulações de distribuição e das ligações prediais; e perdas não físicas ou aparentes, que consistem em ligações clandestinas. 4. Qualidade da Água para o consumo Humano A portaria de Consolidação n 5 do Ministério da Saúde é responsável por determinar o padrão adequado do uso da água e quais parâmetros devem seguir para a definição de sua qualidade desde a captação passando pelo tratamento e sendo direcionado para o seu abastecimento para o uso da população como afirma o texto escrito:

5 5 Art. 3º Toda água destinada ao consumo humano, distribuída coletivamente por meio de sistema ou solução alternativa coletiva de abastecimento de água, deve ser objeto de controle e vigilância da qualidade da água. A qualidade da água pode ser representada através de diversos parâmetros que traduzem as suas principais características físicas, químicas e biológicas incluindo-se os principais parâmetros, apresentando o conceito do mesmo, a sua origem (natural ou antropogênica), a sua importância sanitária, a sua utilização e as interpretações dos resultados de análises. Tais parâmetros podem ser utilizados para caracterizar águas de abastecimentos, águas residuais, ou mananciais e corpos receptores. Conforme está descrito na Portaria Da Consolidação n 5 como medida adotada como padrão de potabilidade: conjunto de valores permitidos como parâmetro da qualidade da água para consumo humano. A água própria para o consumo, ou água potável, deve obedecer a certos requisitos na seguinte ordem: Organoléptica: não possui odor e sabor objetáveis; Física: ser de aspecto agradável; não ter cor e turbidez acima do padrão de potabilidade; Química: não conter substâncias nocivas ou tóxicas acima dos limites de tolerância para o homem; Biológica: não conter germes patogênicos

6 6 Na tabela 1, constam os principais parâmetros de qualidade da água: Tabela 1: Principais parâmetros para consumo humano Parâmetro Unidade VPM Alumínio mg/l 0,2 Amônia mg/l 1,5 Cloreto mg/l 250 Cor transparente uh 15 Dureza mg/l 500 Etilbezeno mg/l 0,2 Ferro mg/l 0,3 Manganês mg/l 0,1 Monoclorobenzo mg/l 0,12 Odor - Não objetável Gosto - Não objetável Sódio mg/l 200

7 7 Sólidos dissolvidos totais mg/l Sulfato mg/l 250 Sulfeto de hidrogênio mg/l 0,05 Surfactantes mg/l 250 Tolueno mg/l 0,17 Turbidez UT 5 Zinco mg/l 5 Xileno mg/l 0,3 5. Abastecimento de Água A relação entre o consumo humano e saúde é datado dos tempos remotos a 2000 AC e com métodos rústicos com base fervura da água. Ao longo da história a informações que comprovem e sugerem uma melhoria na saúde da população que consomem a água tratada, seja, pelo método mais básico ao mais evoluído. Reduzindo doenças bacterianas de transmissão feco-oral. A redução da mortalidade foi clara a partir do tratamento e do abastecimento de água para o consumo humano.

8 8 Cabe ressaltar que na década de 1980 foi feito um esforço sistemático para compreender a relação entre o saneamento e a saúde, com isso a ONU decretou a Década Internacional do Abastecimento de Água e Esgoto Sanitário. Consistia em estudos epidemiológicos em melhorias no abastecimento e outros medidas de caráter sanitário 6. Tratamento de água O grau e o tipo de tratamento dependem da fonte de água, bem como do propósito para que a água irá ser utilizada. Geralmente, a água encontrada à superfície é tratada convencionalmente para a tornar adequada para o consumo humano e também para o consumo industrial. A água proveniente do subsolo em regra geral pode ser ingerida, mas deve ser tratada no caso do uso industrial, para remoção da dureza da água. O tratamento da água para consumo humano é exigido por um número diverso de razões, nas quais se incluem: Higiênicas: remoção de bactérias, protozoários, vírus e outros micro-organismos, de substâncias tóxicas ou nocivas, redução de excesso de impurezas e teores elevados de compostos orgânicos; Estéticas: correção de turbidez, cor, odor e sabor; e Econômicas: redução de corrosividade, dureza, cor, turbidez, ferro, manganês etc. Os processos e as tecnologias utilizadas para remover os contaminantes da água, e para melhorar a sua qualidade, são reconhecidos em todo o mundo. A escolha sobre qual o tratamento a usar, com uma grande variedade de processos disponíveis, depende das características da água, o tipo de problemas na qualidade de água que estão presentes, e os custos dos diferentes tratamentos. Existem diferentes métodos de tratamento da água, a solução sobre qual utilizar, depende do tipo de fonte, e do objetivo de utilização da água.

9 Principais técnicas para tratamento de água destinada ao consumo humano Tratamento Clássico Embora atualmente existam diversas técnicas de tratamento de água, a mais conhecida e usual é o tratamento convencional ou clássico, que consta basicamente dos processos descritos abaixo, onde podem ser utilizados isoladamente, sendo muito frequente o uso associado deles: Sedimentação ou Decantação A sedimentação é eficiente na remoção da matéria em suspensão, dependendo do tamanho e da densidade das partículas existentes e do tempo disponível para o processo. Partículas grandes ou pesadas são removidas em um intervalo de tempo relativamente curto, enquanto mais tempo é exigido para materiais leves ou finamente divididos. Se a concentração dessas partículas não sedimentava for excessiva, esse método sozinho não será eficiente e outros meios deverão ser empregados. Coagulação/floculação Essa é uma técnica de tratar a água com produtos químicos coagulantes, aplicados para agregar partículas dificilmente sedimentáveis em aglomerados que podem ser retirados mais facilmente. Os aglomerados de material sólido resultantes, chamados flocos, são removidos por sedimentação, por filtração ou ambas as operações. Filtração A filtração de água pelo uso de areia, diatomita e outros materiais de granulometria fina é também capaz de remover impurezas muito leves ou finamente divididas para serem retiradas pela sedimentação. Desinfecção A desinfecção objetiva a destruição de organismos patogênicos e é feita usualmente pela aplicação de cloro ou compostos de cloro. A desinfecção é a única etapa do tratamento especificamente destinada

10 10 ao controle da qualidade bacteriológica. Aplicam-se certos compostos de cloro. A quantidade de cloro necessária é aquela capaz de manter uma dosagem de cloro residual livre ou combinação ao longo do sistema de distribuição de água até as extremidades da rede. Remoção da dureza A remoção dos elementos que contém dureza à água, principalmente cálcio e magnésio, é chamada de abrandamento. Produtos químicos são adicionados para precipitação do cálcio como carbonato de cálcio, e, se uma remoção maior for exigida, o magnésio é precipitado com hidróxido de magnésio. Usualmente, o processo reduz a quantidade total de sólidos dissolvidos na água. No processo de troca iônica, sais de cálcio e magnésio são substituídos por sais de sódio, pouco alterando a quantidade total de sólidos dissolvidos. Aeração Esse processo pode ser utilizado para vários propósitos. Como ele remove substâncias voláteis, que podem ter influência sobre o sabor e odor da água, a aeração é algumas vezes empregada em conexão com o controle de sabor e odor. Dióxido de carbono (CO2) em quantidade excessiva pode também ser removido dessa maneira, reduzindo-se assim o efeito corrosivo de algumas águas. Finalmente, por suprir oxigênio dissolvido, a aeração frequentemente é útil na remoção de sais de ferro. Remoção de ferro e manganês Processos específicos para remoção de ferro e manganês são empregados somente em águas que contém concentrações significativamente altas dessas substâncias, que podem causar problemas. A remoção do Ferro e Manganês da água bruta, por exemplo, pode ser feita utilizando filtros normais de Areia ou Zeolita, devem ser totalmente oxidados com cloro, ozônio ou ar ambiente (oxigênio) para levar o Ferro e Manganês à forma oxidada insolúvel (Fe+3 e Mn+3). A oxidação sem cloro é feita com aeração antes do decantador e antes do Filtro de Polimento. A oxidação com cloro,

11 11 normalmente hipoclorito de sódio dosado por bomba é outra opção comum. Remoção de sabor e odor Muitos processos de tratamento permitem reduzir o sabor e o odor da água. Processos especiais de controle só são necessários quando existem problemas excepcionais. Como foi mencionado anteriormente, alguns odores são efetivamente removidos por aeração. Outros podem requerer adsorção ou oxidação para controle eficiente. Controle de Corrosão Esse controle é utilizado em alguns casos para remoção do excesso de dióxido de carbono (por exemplo, por aeração). Em outros casos, aumenta-se a alcalinidade da água pela aplicação de um produto alcalino, tal como a cal e o carbonato de sódio. Fluoretação O objetivo desse processo é conseguir uma concentração de fluoreto na água que dê à população maior resistência a cáries dentárias, ajustando a concentração de fluoreto natural, na água deficiente desse parâmetro. Os três tipos de fluoreto que são utilizados para fluoretar a água são o fluoreto de sódio, fluorsilicato de sódio e ácido fluorsilícico. A figura abaixo consta um sistema de tratamento clássico: Figura 1: Tratamento de Agua

12 Tratamento por osmose inversa A osmose Inversa é o oposto da osmose natural, isto é, aplicando uma força mecânica, através de bombas de alta pressão, a água fluirá através da membrana, da solução mais concentrada (água salgada/salobra, ou com impurezas) para a solução menos concentrada, sendo que a membrana irá reter os sais e/ou impurezas. Abaixo, a figura irá ilustrar uma imagem explicativa dos processos de osmose e osmose inversa: Figura 2: processo da osmose e osmose inversa A osmose Inversa funciona por meio de uma bomba de alta pressão para aumentar a pressão no lado do sal e forçar a água através da membrana semipermeável, deixando a quase totalidade (cerca de 95 a 99%) de sais dissolvidos na rejeição. A quantidade de pressão necessária depende da concentração de sais da água de alimentação. A água dessalinizada que foi desmineralizada ou deionizada chamase permeado (ou produto). O fluxo de água que transporta os contaminantes concentrados que não passam através da membrana chama-se rejeitado ou concentrado. Uma osmose Inversa é capaz de remover até 99 % dos sais dissolvidos (iões), partículas, coloides, orgânicos e bactérias de água

13 13 de alimentação. Uma membrana osmose Inversa rejeita contaminantes com base na sua dimensão e carga. A osmose necessita de pré-tratamento de um pré-tratamento apropriado, utilizando métodos tanto mecânicos como químicos, é crítico para evitar: Incrustações/scaling; Custos prematuros de falhas de produção das membranas (quantidade e qualidade); Custos dispendiosos com limpezas frequentes das membranas para garantir a produção; Tratamento por Troca-Iônica O processo de tratamento que emprega resinas catiônicas e aniônicas é denominado desmineralização. Neste tipo de tratamento temos a substituição dos íons catiônicos (Ca, Mg, Na) por íons de hidrogênio, além dos íons aniônicos (Cloretos, Sulfatos, Carbonatos, Silicatos, Bicarbonatos e Nitratos) por íons de hidroxila. Deste modo, elimina-se grande parte dos sais presentes na água, tornando-a equivalente à água destilada, eliminando assim os problemas de incrustações, cristalizações e corrosões. As resinas são capazes de operar em uma única coluna (trocador de leito misto) ou em colunas separadas (trocador de cátions e trocador de ânions). No método de desmineralização por colunas separadas, há na primeira coluna uma remoção total de cátions presentes na água bruta. Esta coluna contém resina catiônica, onde são removidos os cátions como cálcio, magnésio, sódio, potássio e outros. Em seguida passa para a segunda coluna, contendo uma resina aniônica que removerá todos os ânions existentes, como carbonato, cloro, flúor, fosfato, nitrato e outros. Figura a seguir, consta o esquema de tratamento de água por trocaiônica:

14 14 Figura 3: Sistema de Troca-Iônica 7. Considerações Finais As informações inseridas no contexto demonstra a relevância para que o tratamento de água voltado para o consumo tenha a devida atenção para evitar os riscos que poderá ocasionar danos à saúde humana. Sua finalidade consistiu em abordar procedimentos técnicos alcançando a máxima eficiência nos resultados que atendem padrões de qualidade sendo o destino final, pronto para o uso, em alto nível de satisfação em todos os ramos de atividade na qual a água tratada será aplicada (uso doméstico, comercial, industrial e público). A proposta foi descrever todo processo que a água será submetida no seu tratamento assim retirando componentes indesejáveis para o uso humano atendendo caraterística apropriado cumprindo todas as fases no seu processamento e os métodos utilizados em cada etapa e seguindo todo protocolo conforme está definido na portaria da Consolidação nº5 do Ministério da Saúde.

15 15 Referências Bibliográficas Livros e Artigos BRAGA, B. et al. Introdução à Engenharia Ambiental, 2. ed - Prentice Hall, 2005 HELLER, Léo; PÁDUA, Valter Lúcio. Abastecimento de Água a Consumo Humano. ed-ufmg,2006. TSUTIYA, Milton. Abastecimento de Água. 3ºed-Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo,2006. Sites Consolidação nº5. Disponível em:< bvs/ saudelegis/gm/2017/prc0005_03_10_2017.html>. Acessado em: 11 de julho de Tratamento de água CEDAE. Disponível em: < como_-funcionam. Acessado em: 13 de julho de Osmose Inversa. Disponível em: < areade- negocio/ tratamento-de-aguas/ equipamentos/filtracao/ o-que- faze- como- funciona-uma-osmose-inversa.html>. Acessado em: 13 de julho de Remoção de Ferro e Magnésio. Disponível em:< br/ manganes-e-zeolitos/>. Acessado em: 14 de julho de Tratamento de água Sabesp. Disponível em: < site/ interna/ Default. aspx?secaoid=47>. Acessado em: 14 de julho de 2018.