TRATAMENTO DE ÁGUA
PARA CONSUMO
FERNANDO SANTIAGO DOS SANTOS, MSc.
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Quarta-feira, 26 de novembro de 2003
SEDIMENTAÇÃO/DECANTAÇÃO
COAGULAÇÃO
FLOCULAÇÃO
FILTRAÇÃO
PÓS-ALCALINIZAÇÃO
PALAVRAS-CHAVE
PARTÍCULAS
MATERIAL EM SUSPENSÃO
FORÇA GRAVITACIONAL
PROCESSOS FÍSICOS
PROCESSOS QUÍMICOS
VISÃO GERAL DO PROCESSO
MONITORAMENTO DA QUALIDADE DE ÁGUA
COM O ADVENTO DA IMPLEMENTAÇÃO
DE NOVAS LEIS E REGULAMENTOS,
REFERENTES A DIVERSOS
PARÂMETROS DA QUALIDADE DA
ÁGUA, POR EXEMPLO A PORTARIA
1469, TORNOU-SE OBRIGATÓRIO O
CONTROLE LABORATORIAL E “ONLINE” DESTES PARÂMETROS EM
PLANTAS DE TRATAMENTO DE ÁGUA.
PROCESSOS FÍSICOS
PRESSUPOSTOS
A FORÇA GRAVITACIONAL É UM FATOR
ESSENCIAL NO DESEMPENHO DOS
PROCESSOS FÍSICOS.
CONHECIMENTO SOBRE DENSIDADE,
MASSA, PESO E EMPUXO.
VELOCIDADE E TEMPO DE REPOUSO.
SEDIMENTAÇÃO
PROCESSO QUE CONSISTE
EM MANTER O LÍQUIDO EM
CONDIÇÕES TAIS DE
TRANQÜILIDADE PELO TEMPO
NECESSÁRIO PARA QUE AS
PARTÍCULAS SÓLIDAS
DECANTEM POR AÇÃO DA
FORÇA GRAVITACIONAL.
AS PARTÍCULAS SEDIMENTADAS SÃO
RETIRADAS DO FUNDO DO
DECANTADOR ATRAVÉS DE UM
SISTEMA DE RASPAGEM DE TRAÇÃO
CENTRAL OU PERIFÉRICA NOS
DECANTADORES CIRCULARES. NOS
DECANTADORES RETANGULARES, HÁ
UM SISTEMA DE RASPAGEM COM
CORRENTES.
OS DECANTADORES
APRESENTAM EFICIÊNCIA NA
REMOÇÃO: a) DE SÓLIDOS
DECANTÁVEIS -- 99%; b) DE
SÓLIDOS SUSPENSOS
(PARTÍCULAS EM SUSPENSÃO) - 80 A 90%.
O TEMPO DE
DECANTAÇAO
VARIA DE 1 A 3
HORAS.
decantador
estático
FORÇA GRAVITACIONAL
TUDO QUE ESTÁ SOBRE A SUPERFÍCIE
DA TERRA RECEBE UMA FORÇA
DIRECIONADA VERTICALMENTE PARA
BAIXO, DENOMINADA FORÇA
GRAVITACIONAL (g). ELA TEM O VALOR
DE 9,8 m/s2. AGE DIRETAMENTE SOBRE
QUALQUER CORPO (OBJETO,
PARTÍCULA) QUE TENHA MASSA.
ALGUNS MEIOS OFERECEM MAIS OU
MENOS RESISTÊNCIA À FORÇA
GRAVITACIONAL. A ÁGUA, POR
EXEMPLO, É MAIS DENSA QUE O AR,
PORTANTO É MAIS RESISTENTE.
PARTÍCULAS MUITO PEQUENAS E/OU
EM SUSPENSÃO DEMORAM MAIS
TEMPO PARA SEREM PUXADAS PARA
BAIXO PELA FORÇA GRAVITACIONAL.
SE O MEIO TAMBÉM TIVER OUTROS
AGRAVANTES, COMO CORRENTEZA,
VENTO, DISPERSÃO FORÇADA ETC., A
FORÇA GRAVITACIONAL AGE DE MODO
MENOS PERCEPTÍVEL AOS NOSSOS
OLHOS. TODA PARTÍCULA, PORÉM,
INVARIAVELMENTE SERÁ ATINGIDA
POR ESTA FORÇA NATURAL.
DENSIDADE
CARACTERÍSTICA DE QUALQUER
OBJETO COM MASSA x.
A DENSIDADE EXPRESSA A RELAÇÃO
ENTRE A MASSA DO OBJETO (m) E SEU
VOLUME (V).
A UNIDADE É, EM GERAL, g/mL
PODE-SE USAR, TAMBÉM, g/cm3
A DENSIDADE PADRÃO
ADOTADA É A DA ÁGUA.
EXPERIMENTALMENTE, 1
LITRO DE ÁGUA TEM CERCA
DE 1 QUILOGRAMA EM
MASSA DE ÁGUA.
PORTANTO:
1 L de água =
996 g (= 1.OOO g
aproximad.)
1 cm3 = 1 g
d água = 1 g/cm3
PESO E EMPUXO
FISICAMENTE, PESO É SINÔNIMO DE
FORÇA GRAVITACIONAL.
O PESO PODE SER DENOMINADO
FORÇA-PESO (P). ASSUME O VALOR DA
ACELERAÇÃO DA GRAVIDADE (g)
O EMPUXO (E) É A FORÇA EXERCIDA
NOS LÍQUIDOS, VERTICALMENTE, DE
BAIXO PARA CIMA.
O EMPUXO OPÕE-SE AO PESO.
E = P -- OBJETO NÃO SE MOVE
E > P -- OBJETO SOBE
E < P -- OBJETO DESCE
PARTÍCULAS DE MASSA
DESPREZÍVEL TENDEM, NA
ÁGUA, A TEREM UMA RELAÇÃO
E < P.
A DECANTAÇÃO, NESTES
CASOS, SERÁ BASTANTE
AFETADA.
VELOCIDADE E TEMPO DE REPOUSO
PARA QUE AS PARTÍCULAS EM
SUSPENSÃO POSSAM DECANTAR SOB
A AÇÃO GRAVITACIONAL, É
NECESSÁRIO QUE A MOVIMENTAÇÃO
DO LÍQUIDO SEJA MÍNIMA. HÁ
DIFERENTES TEMPOS DE REPOUSO E
DIFERENTES UNIDADES DE
VELOCIDADE DE SEDIMENTAÇÃO.
FLOTAÇÃO
OPERAÇÃO REALIZADA PARA
SEPARAÇÃO DE PARTÍCULAS LÍQUIDAS
OU SÓLIDAS DE MAIOR DENSIDADE. A
SEPARAÇÃO É CONSEGUIDA
INTRODUZINDO-SE BOLHAS FINAS DE
GÁS NA FASE LÍQUIDA.
AS BOLHAS ADEREM ÀS PARTÍCULAS E
A FORÇA ASCENDENTE DO CONJUNTO
“PARTÍCULA-BOLHA” DE GÁS FAZ COM
QUE OCORRA A SEPARAÇÃO. AS
PARTÍCULAS QUE SE ENCONTRAM
FLOTANDO SÃO REMOVIDAS MEDIANTE
RASPAGEM DO SOBRENADANTE.
A PRINCIPAL VANTAGEM DA FLOTAÇÃO
SOBRE A SEDIMENTAÇÃO É QUE AS
PARTÍCULAS MUITO PEQUENAS, QUE
SE DEPOSITAM LENTAMENTE, PODEM
SER ELIMINADAS MAIS FACILMENTE E
EM MENOR TEMPO.
PROCESSOS QUÍMICOS
PRESSUPOSTOS
GRANDE PARTE DO MATERIAL
INSOLÚVEL OU DISSOLVIDO PASSA
PELOS TRATAMENTOS PRIMÁRIOS.
OS SÓLIDOS SUSPENSOS FINOS SÃO
OS GRANDES REPRESENTANTES.
SEDIMENTAÇÃO PODE LEVAR DIAS.
PARA FACILITAR A SEPARAÇÃO DESSE
MATERIAL, SÃO ADICIONADAS
SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS QUE
AUMENTEM A MASSA DAS
PARTÍCULAS, TORNANDO-AS MAIS
PESADAS E MAIORES.
COM ISSO, A SEDIMENTAÇÃO PODE
OCORRER MAIS RAPIDAMENTE.
COAGULAÇÃO
Um dos processos mais importantes no
tratamento de água, principalmente na
clarificação, envolve as etapas de
floculação, coagulação e decantação.
As duas primeiras etapas têm por
objetivo a formação de coágulos ou
microflocos através da aglutinação de
substâncias coloidais.
ATRAVÉS DESTA AGLUTINAÇÃO
SÃO FORMADOS OS FLOCOS. OS
PRODUTOS QUÍMICOS USADOS
NORMALMENTE NESTAS ETAPAS
SÃO: SULFATO FERROSO E
FÉRRICO, SULFATO DE ALUMÍNIO,
CLORETO FÉRRICO, CAL VIRGEM E
HIDRATADA, ENTRE OUTROS.
EM SUMA, A COAGULAÇÃO PODE SER
DEFINIDA COMO A ANULAÇÃO DAS
FORÇAS REPULSIVAS (ANULAÇÃO
DAS CARGAS NEGATIVAS DO
LÍQUIDO PELA ADIÇÃO DE ÍONS DE
CARGA POSITIVA, NORMALMENTE
REPRESENTADOS POR FERRO E
AlUMÍNIO TRIVALENTES).
FLOCULAÇÃO
PROPRIEDADE QUE CONSISTE EM
AUMENTAR A FORÇA DE COESÃO
DOS FLOCOS FORMADOS
DURANTE A COAGULAÇÃO.
NA FLOCULAÇÃO, AUMENTAM-SE O
PESO E O TAMANHO DOS FLOCOS.
TROCANDO EM MIÚDOS...
Processo físico que promove a aglutinação
das partículas já coaguladas, facilitando o
choque entre as mesmas devido à agitação
lenta imposta ao escoamento da água. A
formação de flocos de impurezas facilita sua
posterior remoção por sedimentação sob
ação da gravidade, flotação ou filtração. A
floculação pode ocorrer por processos
hidráulicos ou mecanizados.
ALGUNS CONCEITOS
A SEPARAÇÃO DO FLOCO DO
SOBRENADANTE DENOMINA-SE
CLARIFICAÇÃO
O CONTROLE DE LABORATÓRIO
DESTE PROCESSO É FEITO PELO
CONHECIDO “JAR-TEST”.
FILTRAÇÃO
É o processo de separação utilizado em tratamento
de água para remoção de material particulado
através de passagem por camadas filtrantes ou
meio poroso. Apesar de alguns processos não
realizarem uma “filtração” propriamente dita,
também estão inclusos nesta categoria, para efeito
de simplificação de nomenclatura, por exemplo, os
filtros de carvão ativado (processo de retenção por
adsorção e reação química) e a osmose reversa
(processo de separação por membrana para
remoção de sólidos dissolvidos).
A OSMOSE REVERSA, POR EXEMPLO, NÃO DEIXA
PASSAR POR SUAS MEMBRANAS BACTÉRIAS E
VÍRUS, AGINDO ASSIM, TAMBÉM, COMO
DESINFETANTE. OS VÍRUS E AS BACTÉRIAS TÊM
TAMANHO BASTANTE GRANDE, SE COMPARADO COM
A ABERTURA DA MEMBRANA DE OSMOSE REVERSA.
POR ISSO, A MEMBRANA OS RETÉM, E, NESTE CASO,
ATUA COMO MEIO FILTRANTE PARA ESTES
ELEMENTOS.
ESQUEMA DA OSMOSE REVERSA
ESPECTRO DE FILTRAÇÃO
ALCALINIZAÇÃO
Método preventivo de corrosão dos
encanamentos por onde a água
tratada é veiculada até os
consumidores. Consiste na
alcalinização da água para remover
o gás carbônico livre e para
provocar a formação de uma
película de carbonato na
superfície interna das canalizações.
A CAL É EMPREGADA EM TRATAMENTO DE
AFLUENTES E EFLUENTES, COM OS SEGUINTES
OBJETIVOS: CORREÇÃO DE PH, ALCALINIZAÇÃO,
COAGULANTE AUXILIAR ETC. O CALCÁRIO OU O
CARBONATO DE CÁLCIO (CACO3) É UMA PEDRA
NATURAL ENCONTRADA EM TODO O MUNDO. O
CARBONATO DE CÁLCIO TEM POUCA REATIVIDADE,
POR ISSO DEVE SER CONVERTIDO EM UMA FORMA
MAIS REATIVA PARA QUE POSSA SER APLICADO.
A seguir é apresentado o processo
industrial mais comum:
Carbonato de Cálcio + Calor > Óxido
de Cálcio + Dióxido de Carbono
Porém, o óxido de cálcio é muito
instável na presença de umidade –
sua forma mais estável é a do
hidróxido de cálcio ou cal hidratada
(Ca(OH)2).
Óxido de Cálcio + Água > Hidróxido de
Cálcio + Calor
O processo referido acima, onde
adiciona-se água ao óxido de cálcio
para produzir o hidróxido de cálcio é
conhecido por “processo de hidratação”
ou “extinção de cal”.
ADIÇÃO DE
CAL PARA
ALCALINIZAR
ÁGUA