aula 05 - considerações projeto eta - tecnica tratamento 25.08
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Prof. Nelson VirgilioTRANSCRIPT
Tratamento de
Água e Efluentes
2º. Sem./2010
Eng.Ambiental
Programa
2
I UNIDADE
Introdução – Histórico – Panorama
Caracterização das Águas e Esgotos
Princípios Químicos, Físicos e Biológicos do TA
Interpretação de Análises e Elaboração de Laudos
Considerações Projetos e Técnicas de Tratamento
Tecnologia para Tratamento de Água
Parâmetros de controle de qualidade de Água
Legislação Aplicada e Padrões
Nesta Aula Veremos ...
Considerações gerais sobre o Projeto de
Tratamento de Água
Técnicas de Tratamento de Água
Aeração e Pré-Cloração
Mistura rápida e dosagem de coagulantes
Estudo de Caso – Redução no Custo e
Perdas do Tratamento de Água da ETA de
Salinas-BA, após mudança do ponto de
Captação.
Considerações
sobre Projetos
de ETAs
Introdução
Escolha do Manancial
Disposição e Compacidade das Instalações
Localização das ETAs
Normas de Projeto
Custos das ETAs
Principais Técnicas de Tratamento e seus
efeitos
Projeto de ETAs
Tópicos
Você sabia que as metrópoles New York, Roma
e Madri são exemplos de gestão das águas
para abastecimento público no Mundo ?
Você sabe por que ?
Projeto de ETAs
Introdução
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CAPTAÇÃO – Dar condições para que a água seja retirada
do manancial em quantidade capaz de atender à demanda;
ADUÇÃO – Condução da água desde a captação até a
comunidade abastecida;
TRATAMENTO – Eliminação de impurezas e ou correção das
condições impróprias;
RESERVAÇÃO – Atendimento às diversas necessidades tais
como: consumo, demandas de emergência (incêndio e outros
imprevistos), manutenção da pressão necessária na rede;
DISTRIBUIÇÃO – Condução da água através de tubulações
para os diversos pontos de consumo.
Sistema Abastecimento
Unidades
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ADUÇÃO
TRATAMENTO
DISTRIBUIÇÃO
Captação
Tratamento
Reservação
Adução
Distribuição.
RESERVAÇÃO
CAPTAÇÃO
Fonte: www.copasa.com.br
Caixa D’Água Federação
São Caetano
Caji – Lauro de Freitas
Fazenda Grande III - Cajazeira Campinas de Brotas
Federação
Cabula
Garcia
Boca do Rio
Caji – Lauro de Freitas
Pirajá
FONTE: EMBASA
Serviço Público
Análise preliminar dos
Mananciais (sazonalidade)
Determinação do
Processo visando
qualidade e viabilidade
econômica.
Projeto de ETAs
Introdução
Decisão estratégica
muito importante
Proximidade dos
centros urbanos
Condições das águas
Projeto de ETAs
Escolha do Manancial
Volume para atender a demanda projetada
para pelo menos 25 anos
Risco de poluição “uso do solo”
FONTE: EMBASA
De onde vem nossa água ?
Sistema Integrado de Abastecimento de Água
Grande Salvador
Camaçari e Dias D’Ávila possuem sistemas próprios, com
base em poços que captam água do manancial subterrâneo.
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Quantidade de água tratada: ± 11.000 l/s ou ± 950.400 m3/d
Rio Jacuípe contribui através da Barragem de Sta. Helena
que manda água para a Barragem do Joanes II
Projeto de ETAs
Escolha do Manancial M
an
an
cia
is
Abastecimento Salvador Vazão média
Rio Paraguaçu 7.500 l/s
Rio Joanes 4.100 l/s
Rio Ipitanga 1.100 l/s
Rio do Cobre 120 l/s
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Projeto de ETAs
ANA - Atlas
http://www2.ana.gov.br/Paginas/default.aspx
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OS MANANCIAIS QUE ABASTECEM A REGIÃO
METROPOLITANA DO SALVADOR
Paraguaçu
Joanes I & II
Sta. Helena
Ipitanga I & II Cobre
Represas Desativadas Represa de Pituaçu Represa de Ipitanga III
Fontes de Salvador
Fonte Nossa Senhora das Graças
Fonte das Pedras
Fonte de Yemanjá
Fonte do Baluarte
Fonte do Queimadinho
Fonte no Largo 2 de julho
Fonte do Dique do Tororó
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Projeto de ETAs
ANA - Atlas
• Manancial: Rio Paraguaçu (1982) • Localização: São Felix • Barragem: Pedra do Cavalo • Vazão Média Captada: 7.500 l/s
• Manancial: Rio Joanes (1955) • Localização: Areia Branca • Barragem: Joanes I e II • Vazão Média Captada: 3.300 l/s
• Manancial: Rio Ipitanga (1935) • Localização: Estrada Velha do Aero • Barragem: Ipitanga I e II • Vazão Média Captada: ≤ 800 l/s.
• Manancial: Rio do Cobre (1932) • Localização: Suburbio de Pirajá • Barragem: Cobre • Vazão Média Captada: ≤ 150 l/s
Barragem de Pedra do Cavalo
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Bacia do Cobre • Pressão Antrópica
Paraguaçu • Pressão Antrópica
Periperi • Eutrofização
Paraguaçu • Resíduo Pedreira
Problemas Mananciais
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Arranjo conveniente das partes integrantes
do Processo.
Projeto de ETAs
Instalações
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Projeto de ETAs
Instalações
ETA PRINCIPAL
ETAs Salvador
ETA PRINCIPAL
ETA Principal recebe água da Barragem de Pedra do Cavalo (Rio Paraguaçu)
A ETA Principal também recebe água do rio Joanes (Barragem do Joanes II)
Atualmente são tratados cerca de 20 m3/s
FONTE: EMBASA
ETA Vieira de Mello: implantada em 1964.
ETA Teodoro Sampaio: construída em 1970.
Atualmente, são tratadas nas duas ETAs, aproximadamente 4,0m³/s.
FONTE: EMBASA
Teodoro Sampaio
ETAs Bolandeira
Vieira de Mello
ETAs Bolandeira
ETAs Salvador
ETAs Salvador
ETA do COBRE
O Sistema do Cobre, atualmente atende as áreas adjacentes à Enseada dos Cabritos com, aproximadamente, 150 l/s.
ETAs Salvador
ETA Suburbana
O sistema utiliza água proveniente do barramento Ipitanga II e pode tratar até 400 l/s. Este sistema só opera nos períodos de maior demanda de água.
Facilidade de Acesso
e Transporte
Disponibilidade de
energia elétrica
Facilidade para
descarte águas de
lavagem
Projeto de ETAs
Localização
Disponibilidade para futuras ampliações
Topografia favorável (adução)
Custo terreno e vizinhança
ETA -Teodoro Sampaio (Boca do Rio)
NBR – 12.216 – Projeto de Estação de
Tratamento de água p/ Abastecimento Público
Projeto de ETAs
Normas ABNT
Projeto de ETAs
Normas ABNT
NBR 12.211 – Estudo de Concepção de
Sistemas Públicos de Abastecimento de Água
(Procedimento)
NBR 12.213 – Projeto de Sistemas de Captação
de Água de Superfície p/ Abastecimento
Público (Procedimento)
Normas Complementares
Projeto de ETAs
Elaboração
Capacidade Nominal (vazão condições normais)
Localização e definição da área necessária
Definição das Etapas de Construção
Levantamento Planialtimétrico e Cadastral
Sondagem do subsolo
Manancial e características da água
Sistema de Captação e Adução
Corpos receptores e descarga da ETA
O que você precisa saber para o Projeto ?
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captação coagulação floculação sedimentação
Filtração Desinfecção Fluoretação Correção pH
Água final
Ag
en
te o
xid
an
te
co
ag
ula
nte
Alc
alin
izan
te
Ag
en
te o
xid
an
te
po
lím
ero
polímero
Agente oxidante
Ag
en
te o
xid
an
te
Flú
or
Alc
alin
izan
te
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Pré-oxidação
Mistura rápida
Floculação /
decantação
Filtração rápida
Reservatório
Tratamento de lamas e águas de lavagem dos filtros
Lama
desidratada
Agente
oxidante
Alcalinizante
Coagulante
Carvão
ativado
Agente
oxidante Alcalinizante
Circuito de água
Circuito de água p/ lavagem filtro
Circuito de água p/lavagem e lama
Produtos
Químicos
Reator de
mistura
Poço
Capitação
Aerador
Sedimentador
Floculador
Câmara desinfecção
Reservatório
Agua Tratada
Químicos controle
de pH e fluoretação Agente
oxidante
Lodo
Rio ou
lago
Filtro
areia
Esquema Convencional
Técnicas de
Tratamento
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O tratamento da água pode ser simplificado (só filtração
e cloração) ou convencional
O tratamento convencional - Estação de Tratamento de
Água (ETA), combinação processos:
clarificação: remover os sólidos (poços - dispensada);
desinfecção: eliminar microrganismos que provocam
doenças;
fluoretação: prevenção da cárie dentária (Portaria
nº635/75 do Ministério da Saúde);
controle de corrosão.
outros: abrandamento dureza, membrana, oxidação.
Técnicas de Tratamento
Tipos de Tratamento
36
Ma
is f
req
ue
nte
s
Processo Finalidade
Clarificação Remoção de turbidez, de microrganismos e de metais pesados.
Desinfecção Remoção de microrganismos patogênicos.
Fluoretação Proteção da cárie dentária infantil.
Controle de corrosão e/ou de incrustação
Acondicionar a água, de tal maneira a evitar feitos corrosivos ou incrustantes no sistema abastecedor e nas instalações domiciliares.
Técnicas de Tratamento
Tipos de Tratamento
37
Men
os f
req
uen
tes
Processo Finalidade
Abrandamento Redução da dureza, remoção de alguns contaminantes inorgânicos
Adsorção Remoção de contaminantes orgânicos e inorgânicos, controle de sabor e odor.
Aeração Remoção de contaminantes orgânicos e oxidação de substâncias inorgânicas, como o Fe e o Mn
Oxidação Remoção de contaminantes orgânicos e de substâncias inorgânicas, como o Fe e o Mn.
Tratamento com membranas
Remoção de contaminantes orgânicos e inorgânicos.
Troca iônica Remoção de contaminantes inorgânicos
Técnicas de Tratamento
Tipos de Tratamento
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Técnicas de Tratamento
Principais Efeitos
Parâmetro Processos
Aeração Sedimen-
tação
Filtração
lenta
Coagula-
ção e
filtração
rápida
Correção
dureza e
filtração
rápida
Desinfec-
ção
Bactérias 0 ++ ++++ ++++ (7) +++ (9) ++++
Cor 0 0 ++ ++++ ++++ 0 (10)
Turbidez 0 +++ ++++ (6) ++++ +++++ 0
Odor/Sabor ++++ (1) + +++ ++ ++ ++++ (11)(12)
Dureza + 0 0 - - ++++ 0
Corrosão +++ (2)
- - - (3)
0 0 - - (8) variável 0
Fe e Mn +++ (4) + (5) ++++ (5) ++++ (5) ++ 0 (10)
+ Efeito favorável
- Efeito adverso
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Técnicas de Tratamento
Principais Efeitos
(1) Exceção para os sabores devido a clorofenóis
(2) Pela remoção de CO2
(3) Com adição de oxigênio
(4) Aeração seguida de uma unidade separadora para deposição
(5) Após a aeração
(6) Sujam-se ou entopem muito depressa
(7) Um pouco irregularmente
(8) A coagulação com sulfato de alumínio libera CO2
(9) Tratamento com cal em excesso
(10) Pode remover Fe e ter efeito sobre a cor
(11) Supercloração seguida de descloração
(12) cloração normal
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Conhecer as características da água bruta.
pH
cor
turbidez
oxigênio consumido
microrganismo: coliformes termotolerantes.
Outras características : Conama 357/2005
Técnicas de Tratamento
Início
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• CONHECER VOLUME DA ÁGUA QUE SERÁ TRATADA:
• VAZÃO: É o volume de água pela unidade de tempo (l/seg. por exemplo)- importante para se calcular a quantidade de produto químico a ser adicionado a água para o tratamento.
• Tipos de medidores de vazão:
• a) Medição direta: consiste na medida de um tempo necessária para encher um volume
• Vazão = Q = Volume/tempo
• Volume= área x h
• Área = largura x comprimento
• Q = larg x comp x h/t
• b) Medidor Parshall: usado para medir a vazão e processar a mistura rápida dos produtos químicos na água. Na forma de um canal aberto com dimensões padronizadas
• C) Medidor Eletromagnético (com sensor ).
Técnicas de Tratamento
Início
Em uma determinada vazão são necessárias 4
horas para encher um reservatório medindo
h: 4 m , L: 12 m e profundidade: 5 m.
Qual a vazão ?
Técnicas de Tratamento
Exercício
Produtos
Químicos
Reator de
mistura
Poço
Capitação
Aerador
Sedimentador
Floculador
Câmara desinfecção
Reservatório
Agua Tratada
Químicos controle
de pH e fluoretação Agente
oxidante
Lodo
Rio ou
lago
Filtro
areia
Esquema Convencional
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Técnicas de Tratamento
Aeração ou arejamento
Aeração ou arejamento
O processo no qual o ar ou oxigênio (fase gasosa) e a água são colocados em contato estreito com finalidade de transferir substâncias solúveis do ar para a água (aumentando seus teores de oxigênio e nitrogênio), e substâncias voláteis da água para o ar, (permitindo a remoção do gás carbônico em excesso, do gás sulfídrico, do cloro, metano e substâncias aromáticas voláteis), assim como, proporcionar a oxidação e precipitação de compostos indesejáveis, tais como ferro e manganês.
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Técnicas de Tratamento
Aeração ou arejamento
O Problema – Águas naturais H2S, O2, N2 e
CO2
Ausência de O2 pode promover a
manutenção de Fe e Mn (bicarbonato ferroso)
Excesso de CO2 água com
características de agressividade (corrosão)
Presença de H2S odor e sabor
Qual a solução ?
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Técnicas de Tratamento
Aeração ou arejamento
A Solução Aeração Objetivos
a) Remoção de gases dissolvidos em
excesso e de substâncias voláteis
CO2 em teores elevados (água corrosiva)
H2S prejudica odor/sabor
Aromáticos voláteis – odor/sabor
Cloro e metano – odor/sabor
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Técnicas de Tratamento
Aeração ou arejamento
A Solução Aeração Objetivos
b) Introdução de gases na água
O2 para oxidação de compostos ferrosos
e/ou manganosos
Aumentar os teores de O2 e N2 dissolvidos
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Técnicas de Tratamento
Aeração ou arejamento
Quando devemos usar ?
só nos casos em que a água apresentar falta ou
excesso de gases e subst. voláteis intercambiáveis.
CO2 em excesso
substâncias voláteis aromáticas (origem
vegetal)
gás sulfídrico
ferro dissolvido facilmente oxidável (*)
(*) ferro ligado a compostos orgânicos NÃO são
facilmente oxidáveis
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Técnicas de Tratamento
Aeração - Equipamentos
Aerador de Cascata
(instalações pequenas)
Reduz de 20 a 40% CO2
Aerador de Tabuleiro
(são mais indicados para
adição de O2 e oxidação
de compostos Fe e Mn) Aerador de bandejas
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Técnicas de Tratamento
Aeração - Equipamentos
Ar Difuso Aspersão
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Técnicas de Tratamento
Aeração - Equipamentos
Aeradores por Borbulhamento
(indicados para instalações de grande
porte)
Difusores de ar
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Técnicas de Tratamento
Aeração - Vídeo
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Técnicas de Tratamento
Pré-Cloração
Quando devemos usar ?
para oxidação de ferro ligados a compostos
orgânicos.
Como ?
Dosa-se o agente oxidante clorado (ex.:
hipoclorito de sódio) p/ oxidação de Ferro e
do Manganês bivalentes
As reações de oxidação são em função do
pH
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Técnicas de Tratamento
Pré-Cloração
Reações de oxidação do Fe e Mn
(I) 2Fe(HCO3)2 + Ca(HCO3)2 + Cl2 2Fe(OH) 3 + CaCl2 +
6CO2
1 mg/L de cloro oxida 1,58 mg/L de Fe (ph 8 - 8,3) em
15/30 min
(II) Mn(HCO3) 2 + Ca(HCO3) 2 + Cl2 MnO2 + CaCl2 +
4CO2 + 2H2O
1 mg/L de cloro oxida 0,78 mg/L de Mn (ph 8 - 8,3) em
2/3 h
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Técnicas de Tratamento
Pré-Cloração
Vantagens em relação a aeração
taxa de oxidação mais rápida
capacidade de oxidação de ferro ligados a
compostos orgânicos
Desvantagens
formação de THMs, provenientes das
reações do cloro com a matéria orgânica (ex.:
subst. húmicas e ácido fúlvicos.
necessidade de monitoramento dos THMs
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Técnicas de Tratamento
Remoção do Ferro
Com MO
Tratamento químico:
Pré-cloração, coagulação, preciptação e filtração
Sem MO
Aeração seguida de contato (filtro rápido)
VMP = 0,3 mg/L de Fe
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Técnicas de Tratamento
Mistura Rápida
Mistura Rápida
Finalidade de promover a dispersão do coagulante de forma homogênea e mais rápida possível
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Técnicas de Tratamento
Mistura Rápida
Não Mecanizada
calha Parshall
vertedouro retangular
vertedouro triangular
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Técnicas de Tratamento
Mistura Rápida
Mecanizada
agitador tipo turbina (fluxo axial)
agitador tipo turbina (fluxo radial)
Interpretação e Laudos
Estudo da Tratabilidade D
os
ag
em
de
C
oag
ula
nte
Sulfato de alumínio (liq. ou sol.) 5 a 100 mg/L
Cloreto férrico (sol.) 5 a 70 mg/L
Sulfato férrico (sol.) 8 a 80 mg/L
Coagulante orgânico catiônico (sol. ou liq.)
1 a 4 mg/L
Cloreto de Polialumínio (sol. ou liq.) -
O uso do sulfato de alumínio como coagulante irá aumentar o
nível de sulfato, porém não excederá o padrão de potabilidade
(250 mg/L)
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Técnicas de Tratamento
Mistura Rápida
Exercício – Sulfato de Alumínio
Produto diluído à sol. 5%
Dosagem média: 25 a 35 mg/L
Qual a dosagem em ml da solução
de sulfato de sódio a 5% por m3 de
água a ser tratada ?
considerar d=1,0 g/L
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Técnicas de Tratamento
Estudo de Caso
Teor de ferro como fator limitante para performance da ETA !!!
Onde Estudar a Aula de Hoje
Nos Livros
• Azevedo Netto, José & Richter, Carlos –
Tratamento de Água – Tecnologia Atualizada – Ed.
Blücher ( Cap. 2, 4 e 5)
• Mierzwa, José Carlos & Hespanhol, Ivanildo –
Água na Industria – Uso Racional e Reuso – Ed.
Oficina de Textos (Cap. 4 – Técnicas de
Tratamento de Água)
Contato
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