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  • UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIS

    ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL

    GRADUAO EM ENGENHARIA

    CIVIL E AMBIENTAL E SANITRIA

    DISCIPLINA: TRATAMENTO DE GUAS DE ABASTECIMENTO

    Prof Dr. Paulo Sergio Scalize

    Goinia 2014

    Ms dia Contedo CHA(*)

    Mar 18 e 20 - Apresentao do curso; - Aspecto geral do Saneamento 4 25 e 27 - Introduo ao tratamento das guas; Noes Gerais do tratamento de gua; - Caractersticas

    fsicas das guas 8

    Abril

    1 e 3 - Caractersticas biolgicas e qumicas das guas; - Requisitos e controle de qualidade Portaria 2914 e Normas

    12

    10 - Coagulao; - Parmetros de projeto Tanque de Mistura Rpida, Vertedor Retangular e Calha Parshall

    14

    15 e 17 - Coagulao; - Parmetros de projeto Tanque de Mistura Rpida, Vertedor Retangular e Calha Parshall

    18

    22 - Aula Prtica (determinao de turbidez, cor, pH, condutividade, alcalinidade, dureza, etc) 20

    24 - Aula Prtica em Laboratrio (**) Ensaios de tratabilidade de gua. 24 29 Floculao; - Parmetros de projeto Floculador

    - entrega do projeto da Calha Parshall e Tq mistura rpida 26

    Maio

    6 1 Avaliao parte terica 28 8 1 Avaliao clculos 30

    13 e 15 - Floculao; - Parmetros de projeto Floculador 34 20 e 22 - Sedimentao; - Parmetros de projeto Decantador 38 27 e 29 - Sedimentao; - Parmetros de projeto Decantador

    - entrega do projeto do floculador 42

    Jun

    3 e 5 - Noes sobre filtrao 46 10 e 19 - Seminrio sobre Filtrao com entrega de Projeto: Filtrao Rpida (Grupo 1); Filtrao Direta

    (Grupo 2); Filtrao em Margem, FIME (Grupo 4) etc... 50

    24 e 26 Desinfeco e Fluoretao - Parmetros de projeto cmara de desinfeco e tanque de flor - Entrega do projeto decantador

    54

    Jul

    1 e 3 - Resduo de ETA 58 8 - Resduo de ETA 60 10 2 Avaliao parte terica 62 15 2 avaliao - clculos 64

    BIBLIOGRAFIA Bibliografia: Bsica: CETESB (1976-77). Tcnica de abastecimento e tratamento de gua. Walter Engracia de Oliveira. 2.ed. rev. -. Sao

    Paulo: CETESB, 1976-77. 2v. DI BERNARDO L. (1993). Mtodos e tcnicas de tratamento de gua. ABES, Rio de Janeiro. 2 volumes. DI BERNARDO L. (2005). Mtodos e tcnicas de tratamento de gua. 2. Edio. So Carlos, SP: RiMa, 2 volumes. DI BERNARDO, L., DI BERNARDO, A., CENTURIONE FILHO, P. L., ( 2002). Ensaios de tratabilidade de gua e dos

    resduos gerados em estaes de tratamento de gua. RiMa Editora, So Carlos, 237p. HELLER, L.. PDUA, V.L. (2006). Abastecimento de gua para consumo humano. Editora UFMG, Belo Horizonte,

    859p. VIANNA, M.R. (1997). Hidrulica de Estaes de Tratamento de gua. Belo Horizonte, Instituto de Engenharia

    Aplicada, 3 edio. Complementar: ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS ABNT. (1992). NBR 12216 - NB-

    BASTOS, R.K.X (2008). Avaliao dos custos do controle de qualidade da gua para consumo humano em servios

    municipais de saneamento. Braslia: ASSEMAE, 80p. BRASIL. Ministrio da Sade. Organizao Pan-Americana da Sade (2004). Avaliao de impacto na sade das aes

    de saneamento: marco conceitual e estratgia metodolgica. Braslia: Ministrio da Sade, 116p. BRASIL. Fundao Nacional de Sade. (2007) Potenciais fatores de risco sade decorrentes da presena de

    subprodutos de clorao na gua utilizada para consumo humano. Braslia: FUNASA, 126p. BRASIL. Ministrio da Sade (2011). Norma de Qualidade da gua para o Consumo Humano Portaria 2914. BRASIL. Ministrio do Meio Ambiente (2005). Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA). Resoluo N.357, 17 de

    maro de 2005.

    BIBLIOGRAFIA EXTRA ANDREOLI, C.V. (Coordenador). Aproveitamento do Lodo Gerado em Estaes de Tratamento de gua e Esgotos Sanitrios, Inclusive com a Utilizao de Tcnicas Consorciadas com Resduos Slidos Urbanos. Rio de Janeiro : RiMa, ABES, 2001. 282 p. Projeto PROSAB. (2001) DANIEL, L.A., BRANDO, C.C.S., GUIMARES,J.R., LIBNIO, M., DE LUCA, S.J. (2001) Processos de desinfeco e disinfetantes alternativos na produo de gua potvel. Rio de Janeiro: RiMA, ABES, 139p. DI BERNARDO, L. (Coordenador). Tratamento de gua para abastecimento por filtrao direta. So Carlos: Rio de Janeiro, ABES, 480p. (2003) DI BERNARDO, L., BRANDO, C.C.S, HELLER, L. (1999).Tratamento de guas de abastecimento por filtrao em mltiplas etapas. 121p. DI BERNARDO, L., PAZ, L.PS. (2009). Seleo de Tecnologias de Tratamento de gua. So Carlos: Editora LDiBe, 1600 p., vol. 1 e 2, (2009). PDUA, V.L. (Coordenador). Contribuio ao estudo da remoo de cianobactrias e microcontaminantes orgnicos por meio de tcnicas de tratamento de gua para o consumo humano. Rio de Janeiro: Sermograf, ABES, 504p. (2006). RITCHER, C.A. (2009). gua: Mtodos e tecnologia de tratamento. So Paulo: Editora Blucher, 340p. (2009). REALI, M.A.P. (Coordenador). Noes gerais de tratamento e disposio final de lodos de estaes de tratamento de gua. So Carlos: RiMA, ABES, 240p. (1999) VIANNA, M.R. (2001) Casas de qumicas para estaes de tratamento de gua. Belo Horizonte:Imprimatur Artes Ltda, 122p. VIANNA, M.R. (1992) Hidrulica aplicada s estaes de tratamento de gua. Belo Horizonte, Instituto de Engenharia Aplicada, 344p. Legislao: Portaria 518, de 25 de maro de 2004; Decreto 5440, de 4 de maio de 2005; Decreto 5440, de 4 de maio de 2005 (comentado) NBR 12213 Projeto de captao de gua de superfcie para abastecimento pblico NBR 12218 Projeto de rede de distribuio de gua para abastecimento pblico

    BIBLIOGRAFIA DI BERNARDO, L., PAZ, L.PS. (2009). Seleo de Tecnologias de Tratamento de gua. So Carlos: Editora LDiBe, 1600

    p., vol. 1 e 2, (2009). PDUA, V.L. (Coordenador). Contribuio ao estudo da remoo de cianobactrias e microcontaminantes orgnicos por

    meio de tcnicas de tratamento de gua para o consumo humano. Rio de Janeiro: Sermograf, ABES, 504p. (2006). RITCHER, C.A. (2009). gua: Mtodos e tecnologia de tratamento. So Paulo: Editora Blucher, 340p. (2009). REALI, M.A.P. (Coordenador). Noes gerais de tratamento e disposio final de lodos de estaes de tratamento de

    gua. So Carlos: RiMA, ABES, 240p. (1999) VIANNA, M.R. (2001) Casas de qumicas para estaes de tratamento de gua. Belo Horizonte:Imprimatur Artes Ltda,

    122p. VIANNA, M.R. (1992) Hidrulica aplicada s estaes de tratamento de gua. Belo Horizonte, Instituto de Engenharia

    Aplicada, 344p. Legislao: Portaria 518, de 25 de maro de 2004; Decreto 5440, de 4 de maio de 2005; Decreto 5440, de 4 de maio de 2005 (comentado) NBR 12213 Projeto de captao de gua de superfcie para abastecimento pblico NBR 12218 Projeto de rede de distribuio de gua para abastecimento pblico

    SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE GUA

    - Fornecer gua s necessidades do homem que vive em aglomerados urbanos, em quantidade e qualidade adequadas s suas necessidades. - Sade: Estado de completo bem estar fsico, social e mental e no apenas a ausncia de doena ou enfermidade. - Sade Pblica: Cincia e arte com o objetivo de promover sade, de maneira ampla e irrestrita. - Saneamento: Controle de todos os fatores do meio fsico do homem que exercem ou podem exercer efeito deletrio sobre o seu bem estar fsico, social e mental.

    7

    LEI N 11.445, DE 5 DE JANEIRO DE 2007.

    Estabelece diretrizes nacionais para o saneamento bsico; altera as Leis nos 6.766, de 19 de dezembro de1979, 8.036, de 11 de maio de 1990, 8.666, de 21 de junho de 1993, 8.987, de 13 de fevereiro de 1995; revoga a Lei no 6.528, de 11 de maio de 1978; e d

    outras providncias.

    Regulamentada pelo DECRETO N 7.217, DE 21 DE JUNHO DE 2010.

    8

    Lei 11445 de 2007 Lei do Saneamento: Saneamento bsico: conjunto de servios, infra-

    estruturas e instalaes operacionais de: a) abastecimento de gua potvel;

    b) esgotamento sanitrio;

    c) limpeza urbana e manejo de resduos slidos;

    d) drenagem e manejo das guas pluviais urbanas.

    9

    a) abastecimento de gua potvel: constitudo pelas atividades, infra-estruturas e instalaes necessrias ao abastecimento pblico de gua potvel, desde a captao at as ligaes prediais e respectivos instrumentos de medio;

    b) esgotamento sanitrio: constitudo pelas atividades,

    infra-estruturas e instalaes operacionais de coleta, transporte, tratamento e disposio final adequados dos esgotos sanitrios, desde as ligaes prediais at o seu lanamento final no meio ambiente;

  • 10

    c) limpeza urbana e manejo de resduos slidos: conjunto de atividades, infra-estruturas e instalaes operacionais de coleta, transporte, transbordo, tratamento e destino final do lixo domstico e do lixo originrio da varrio e limpeza de logradouros e vias pblicas;

    d) drenagem e manejo das guas pluviais urbanas:

    conjunto de atividades, infra-estruturas e instalaes operacionais de drenagem urbana de guas pluviais, de transporte, deteno ou reteno para o amortecimento de vazes de cheias, tratamento e disposio final das guas pluviais drenadas nas reas urbanas;

    11

    Saneamento X Qualidade de vida Viso geral do sistema de saneamento

    ETA Adutora de gua bruta

    (AAB)

    Adutora de gua tratada

    (AAT) Reservatrio (R)

    CAPTAO (C)

    MANANCIAL (M)

    ETE Emissrio Canal do efluente

    Coleta de Lixo (seletiva)

    Transporte de Lixo

    Aterro sanitrio

    Chorume

    Incinerador Autoclave

    POO

    Resduo da sade

    Reciclagem

    Clorao e fluoretao

    coleta de esgoto

    Rede de distribuio (RD)

    Drenagem Urbana Dissipadores

    Elevatria

    (EEAB)

    SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE GUA - Histrico

    - 4.000 A.C: Documentos em snscrito e grego recomendavam que guas impuras deveriam ser purificadas por fervura ou serem expostas ao sol ou purificadas por filtrao em leitos de areia;

    - 500 A.C: Hipcrates, considerado o pai da medicina, recomendava a fervura e filtrao da gua de chuva antes do seu uso para abastecimento pblico; - 300 A.C a 300 D.C: Engenheiros romanos criaram os primeiros sistemas pblicos para abastecimento de gua e os grandes aquedutos;

    Tratamento de gua

    Tratamento de gua: pode ser definido como o conjunto de processos e operaes realizados com a finalidade de adequar as caractersticas fsico-qumicas e biolgicas da gua bruta, isto , como encontrada no

    organolepticamente agradvel e que no oferea riscos sade humana.

    OBJETIVO DO TRATAMENTO DE GUA

    Reduzir os riscos agudos de sade, sempre de natureza biolgica, e depois os riscos crnicos, usualmente de origem fsica e qumica

    Nvel scio-econmico (capacitao institucional)

    (Baixo) (Alto)

    Bactria, vrus e protozorios

    Slidos, sabor e odor

    Dureza

    Qumicos e txicos

    Compostos orgnicos

    Nvel scio-econmico (capacitao institucional)

    (Baixo) (Alto)

    Bactria, vrus e protozorios

    Slidos, sabor e odor

    Dureza

    Qumicos e txicos

    Compostos orgnicos

    Foto: Dieter Buehne (Critas, 2001)

    Tratamento de gua

    17

    Risco Perigo

    Contamminao

    IMPORTNCIA DO SANEAMENTO

    http://www.dw-world.de/image/0,,1631621_1,00.jpg

    http://www.intermat.mt.gov.br/arquivos/A_1b9f218d1b8aa138cc8a226f4721332eSalto%20da%20Ceu%20-%20homem%20construindo%20casinha%201.jpg

    http://farm1.static.flickr.com/195/502071669_0042f59ede.jpg

    Projeto

    Construo

    Operao

    Tratamento de gua

  • CONCEPO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE GUA - Histrico

    Manancial Captao Reservao Distribuio

    - 1804 Construo e operao dos primeiros filtros lentos em areia para tratamento de gua para abastecimento pblico em Paisley (Esccia) por John Gibbs - 1807 A cidade de Glasgow (Esccia) foi uma das primeiras a distribuir gua tratada por meio de tubulaes - 1828 Construo e operao de filtros lentos em areia para tratamento de gua na cidade de Londres por James Simpson. Parmetros de qualidade da gua estticos considerados: Turbidez, cor aparente e real, etc... - Primeiras aplicaes do cloro como agente regular no processo de desinfeco de guas de abastecimento: Alemanha (1890) Inglaterra - Lincon - (1905) Estados Unidos - Chicago - (1908)

    SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE GUA - Histrico CONCEPO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE GUA - Histrico

    Manancial Captao Aduo de gua bruta ETA

    Aduo de gua tratada Reservao Distribuio

    Filtros lentos

    CONCEPO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE GUA - Histrico

    Manancial Captao Aduo de gua bruta ETA

    Aduo de gua tratada Reservao Distribuio

    Filtros lentos Desinfeco

    CONCEPO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE GUA - Histrico

    Manancial Captao Aduo de gua bruta ETA

    Aduo de gua tratada Reservao Distribuio

    Filtrao rpida Desinfeco

    Coagulao Floculao

    Sedimentao

    Gerente

    ETA

    Produtos Qumicos

    Rejeitos

    Qualidade do Produto

    VISO NECESSRIA

    Matria Prima

    Insumos

    Recursos Humanos

    ETA Produto

    Rejeitos

    Decai qualidade Aumento de consumo

    Melhor preparo

    Aumento de volume descartado

    Pode ou no decair qualidade

    Manancial Coagulao Floculao

    Filtrao Desinfeco Fluoretao Correo de pH

    gua Final

    Polmero Agente oxidante

    Alcalinizante

    Sedimentao

    Tratamento de gua CONCEPO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE GUA

    Com relao ao tratamento

    Filtrao convencional

    Manancial Coagulao Floculao Sedimentao

    Filtrao Desinfeco Distribuio

    Tratamento de gua CONCEPO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE GUA

  • Com relao ao tratamento

    Filtrao direta

    Manancial Coagulao Floculao(*) Sedimentao

    Filtrao

    (*) pode ser classificada como uma pr-floculao

    Desinfeco Distribuio

    Tratamento de gua CONCEPO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE GUA

    Com relao ao tratamento

    Filtrao direta

    Manancial Coagulao Floculao Sedimentao

    Filtrao Desinfeco Distribuio

    Tratamento de gua CONCEPO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE GUA

    Com relao ao tratamento

    Filtrao Lenta

    Manancial Coagulao Floculao Sedimentao

    Filtrao Desinfeco Distribuio

    Tratamento de gua CONCEPO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE GUA

    Tratamento de gua

    Qualidade da gua final

    Esteticamente agradvel

    Compostos inorgnicos

    Compostos orgnicos

    Sub-produtos da desinfeco

    Microbiologicamente segura

    Qualidade da gua bruta

    Qualidade da gua final

    Confiabilidade em processos e equipamentos

    Mo de obra e pessoal

    Flexibilidade operacional em lidar com mudanas na qualidade da gua

    rea disponvel

    Disposio dos resduos (Aspectos ambientais)

    Custos de operao e construo

    Aspectos polticos

    Qualidade da gua bruta TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DE GUA

    O tipo de tratamento a ser aplicado na gua depende das caractersticas fsico-qumicas e bacteriolgicas dessa gua

    remoo de ferro e mangans, abrandamento, troca inica, adsoro

    e oxidao qumica

    simples desinfeco --------------------- tratamento avanado

    TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DE GUA

    ggg uuu aaa BBB rrr uuu tttaaa

    Pr-Tratamento

    Coagulao

    Filtrao Descendente

    Filtrao Ascendente Floculao

    Floculao

    Decantao

    Filtrao Descendente

    Coagulao Coagulao Pr-Tratamento

    Filtrao Lenta

    Desinfeco, Fluorao,

    Correo de pH

    Coagulao

    Filtrao Ascendente

    Filtrao Descendente

    Desinfeco, Fluorao,

    Correo de pH

    Desinfeco, Fluorao,

    Correo de pH

    Desinfeco, Fluorao,

    Correo de pH

    Desinfeco, Fluorao,

    Correo de pH

    Desinfeco, Fluorao,

    Correo de pH

    Coagulao

    Floculao

    Flotao Filtrao

    Descendente

    FiME Dupla Filtrao

    Filtrao Direta

    Ascendente

    Filtrao Direta

    Descendente

    Floto

    Filtrao

    Ciclo Completo

    Classificao das tecnologias de tratamento de gua destinada ao consumo humano (Di Bernardo, 1993)

    Tecnologias de tratamento sem coagulao qumica (DI BERNARDO, 1993)

    Parmetros de qualidade da gua bruta e de projeto (mximos) sugeridos para as tecnologias sem coagulao qumica (DI BERNARDO, 1993)

  • Variantes da tecnologia da filtrao direta ascendente (DI BERNARDO, 1993)

    Parmetros de qualidade da gua bruta e de projeto (mximos) sugeridos para a filtrao direta ascendente (DI BERNARDO, 1993) Variantes da tecnologia da filtrao direta descendente (DI BERNARDO, 1993)

    Parmetros de qualidade e de projeto (mximos) sugeridos para a filtrao direta descente (DI BERNARDO, 1993)

    11

    Tecnologia de tratamento completo (DI BERNARDO, 1993)

    UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIS

    ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL

    GRADUAO EM ENGENHARIA

    CIVIL E AMBIENTAL E SANITRIA

    DISCIPLINA: TRATAMENTO DE GUAS DE ABASTECIMENTO

    Prof Dr. Paulo Sergio Scalize

    Goinia 2014

    Ms dia Contedo CHA(*)

    Mar 18 e 20 - Apresentao do curso; - Aspecto geral do Saneamento 4 25 e 27 - Introduo ao tratamento das guas; Noes Gerais do tratamento de gua; - Caractersticas

    fsicas das guas 8

    Abril

    1 e 3 - Caractersticas biolgicas e qumicas das guas; - Requisitos e controle de qualidade Portaria 2914 e Normas

    12

    10 - Coagulao; - Parmetros de projeto Tanque de Mistura Rpida, Vertedor Retangular e Calha Parshall

    14

    15 e 17 - Coagulao; - Parmetros de projeto Tanque de Mistura Rpida, Vertedor Retangular e Calha Parshall

    18

    22 - Aula Prtica (determinao de turbidez, cor, pH, condutividade, alcalinidade, dureza, etc) 20

    24 - Aula Prtica em Laboratrio (**) Ensaios de tratabilidade de gua. 24 29 Floculao; - Parmetros de projeto Floculador

    - entrega do projeto da Calha Parshall e Tq mistura rpida 26

    Maio

    6 1 Avaliao parte terica 28 8 1 Avaliao clculos 30

    13 e 15 - Floculao; - Parmetros de projeto Floculador 34 20 e 22 - Sedimentao; - Parmetros de projeto Decantador 38 27 e 29 - Sedimentao; - Parmetros de projeto Decantador

    - entrega do projeto do floculador 42

    Jun

    3 e 5 - Noes sobre filtrao 46 10 e 19 - Seminrio sobre Filtrao com entrega de Projeto: Filtrao Rpida (Grupo 1); Filtrao Direta

    (Grupo 2); Filtrao em Margem, FIME (Grupo 4) etc... 50

    24 e 26 Desinfeco e Fluoretao - Parmetros de projeto cmara de desinfeco e tanque de flor - Entrega do projeto decantador

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    Jul

    1 e 3 - Resduo de ETA 58 8 - Resduo de ETA 60 10 2 Avaliao parte terica 62 15 2 avaliao - clculos 64

    Caractersticas das guas

    As caractersticas das guas podem ser expressas em:

    Caractersticas Fsicas; Caractersticas Biolgicas; Caractersticas Qumicas.

    PARMETROS DE QUALIDADE DA GUA

    - CARACTERSTICAS DAS GUAS -

    gua Caractersticas

    Fsicas

    Biolgicas

    Qumicas

  • Caractersticas Fsicas

    uma medida dos slidos em suspenso na

    gua

    Turbidez

    partculas em estado coloidal (argilas) partculas em suspenso

    (silte)

    matria orgnica e inorgnica finamente

    dividida plncton e outros

    organismos microscpicos

    ausncia da maior parte dos microrganismos patognicos

    valores < 0,5 UT

    representa o grau de interferncia com a passagem da luz atravs da gua, conferindo uma aparncia turba mesma

    Turbidez

    Origem antropognica: - Despejos domsticos; - Despejos industriais; - Microrganismos - eroso.

    Origem natural: - partculas de rocha, argila e silte; -Algas e outros microrganismos.

    Turbidez

    pode reduzir a penetrao da luz,

    prejudicando a fotossntese.

    De origem antropognica podem estar associadas a

    compostos txicos e organismos patognicos.

    Importncia

    De origem natural no traz inconvenientes sanitrios

    diretos. Esteticamente desagradvel. Podem servir de abrigos para

    microrganismos.

    Turbidez

    Controle da operao das ETAs

    Caracterizao de guas de abastecimento brutas e

    tratadas

    Utilizao mais frequente Responsvel pela colorao da gua Cor

    Origem antropognica: - Esgotos domsticos; - Resduos industriais (tinturarias, tecelagem, produo de papel, etc

    Origem natural: - Decomposio da matria orgnica; - ferro e mangans.

    Cor substncias dissolvidas

    natureza orgnica degradao de plantas e animais

    cidos hmicos, cidos flvicos, cidos himatomelnicos e humina

    substncias hmicas

    Cor

    De origem industrial podem ou no apresentar

    toxicidade.

    Importncia

    De origem natural no traz risco direto sade. Clorao de gua

    com cor podem gerar sub-produtos potencialmente

    cancergenos.

    Cor

    Caracterizao de guas de abastecimento brutas e

    tratadas

    Utilizao mais frequente Cor

    cor verdadeira

    cor aparente

    material em soluo

    matria em suspenso

    centrifugao a 3.000 rpm durante 30 minutos sobrenadante cor verdadeira

    cor aparente amostra natural interferncia de partculas coloidais e suspensas, alm de microrganismos

    Cor + Cloro = trihalometanos-THM

    Filtrar em papel de filtro 0,45 m Filtrado

  • Sabor a interao entre o gosto (salgado, doce, azedo e amargo) e o odor (sensao olfativa)

    Sabor e odor

    Origem antropognica: - despejos domsticos; - despejos industriais; - gases dissolvidos (ex.: gs sulfdrico H2S)

    Origem natural: - matria orgnica em decomposio; - microrganismos (ex.: algas);

    - remoo requer, geralmente, aerao, alm da aplicao de um oxidante e de carvo ativado

    Sabor e Odor

    - podem estar presentes nas guas correntes ou dormentes

    - raramente presentes nas guas subterrneas

    - caractersticas de difcil avaliao

    - decorrem de matria excretada por algumas espcies de algas e de substncias dissolvidas, como gases, fenis, clorofenois e, em alguns casos, do lanamento de despejos industriais nos

    Sabor e Odor Caracterizao de guas de abastecimento brutas e tratadas

    Utilizao mais frequente

    Medio da intensidade de calor Temperatura

    Origem antropognica:

    -guas de torres de resfriamento; - Despejos industriais.

    Origem natural:

    - transferncia de calor por radiao e conduo (Atmosfera e solo)

    Utilizao mais frequente:

    - - caracterizao de guas residurias brutas.

    Temperatura

    Elevaes de temperatura: - aumentam a taxa das reaes qumicas e biolgicas;

    - diminuem a solubilidade dos gases (ex.: OD); - aumentam a taxa de transferncia de gases (o que pode gerar mau cheiro)

    Slidos orgnica e inorgnica presentes em suspenso e/ou em soluo

    slidos sedimentveis

    slidos totais dissolvidos (STD) materiais solveis

    slidos totais suspensos (STS) partculas discretas que podem ser medidas atravs da filtrao em papel fino

    so aqueles removidos em um tanque cilndrico de 1 litro (Cone Imnhoff)

    ST(RT)

    SST(RNF)

    SDT(RF)

    SSF (M)

    SDV (O)

    SDF (M)

    SSV (O)

    (O) STV

    (M) STF

    Slidos Sedimentveis (mL/L))

    Slidos

    Importncia nos estudos de controle de qualidade das guas

    Conjunto das Fraes: Programas de caracterizao de esgotos sanitrios, efluentes industriais e lodos de ETAs, ETEs, estudo de tratabilidade da gua, etc.

    Slidos em Suspenso: Controle de unidades de separao de slidos (decantadores, filtros, flotadores), eficincias de processos de tratamento de efluentes

    Slidos em Suspenso Volteis: Associado concentrao de biomassa (microrganismos) nos reatores biolgicos para tratamento de esgotos

    X = SSVTA

    DS TA

    Retorno de lodo Descarte de Lodo

    Efluente Final Esgoto

    Importncia nos estudos de controle de qualidade das guas

  • Slidos sedimentveis: Formao de bancos de lodo em guas naturais, obstruo de rede coletora de esgotos.

    Padro de Emisso de Esgotos: So Paulo (Decreto 8468): artigo 18: 1 mL/L (para evitar formao de bancos de lodo em guas naturais) Artigo 19-A: 20mL/L (para evitar obstruo na rede coletora de esgotos).

    Importncia nos estudos de controle de qualidade das guas

    Relao entre slidos sedimentveis e slidos em suspenso totais: ndice Volumtrico de Lodo (IVL) Relao SV/ST ; SSV/SST : Grau de mineralizao de lodos, condio de biodegradabilidade de efluentes

    Slidos Sedimentveis 30

    Slidos em Suspenso (mg/L) X 1000 IVL =

    Importncia nos estudos de controle de qualidade das guas

    esto ligados a um padro secundrio ou esttico

    STD

    - poca do ano - condies geolgicas locais - clima - lanamentos de resduos

    Envolvem sais inorgnicos e pequenas quantidades de matria orgnica

    STD no so medida de potabilidade

    Principais sais so: clcio, magnsio, potssio, carbonato, cloreto, sulfeto e nitrato.

    Determinao Analtica

    A) Slidos Totais, Fixos e Volteis:

    Cpsula de porcelana

    Lavagem Mufla 1h 550oC

    Dessecador slica-gel

    Balana analtica

    Po

    100 mL Amostra

    Banho-Maria

    Estufa 1h 104oC

    Dessecador Slica-Gel

    Balana Analtica

    P1

    Mufla 1h 550oC

    Dessec. Sl-Gel

    Balana Analtica

    P2 ST = (P1-Po)/V SF = (P2-Po)/V

    Cpsula de Porcelana com Resduo Seco Banho - Maria

    Estufa Forno Mufla Balana Analtica

  • Determinao Analtica

    Slidos em suspenso totais, fixos e volteis

    Filtro-membrana de fibra de vidro

    Conjunto de filtrao vcuo

    gua Destilada

    Forno-Mufla 15 min 550oC

    Dessecador Slica-Gel

    Balana Analtica

    Estufa 1h 104oC

    Po

    Filtra o da Amostra

    Determinao Analtica

    Slidos em suspenso totais, fixos e volteis

    Dessecador Slica-Gel

    Balana Analtica

    Forno-Mufla 15 min 550oC

    P1

    Dessecador Slica-Gel

    Balana Analtica

    P2

    SST = (P1 Po)/V

    SSF = (P2 Po)/V

    SSV = (P1 P2)/V

    Dessecadores e Membranas

    Membranas aps filtrao de amostra de lodo Determinao Analtica

    Slidos Sedimentveis

    Cone Imhoff

    Lavagemcom gua

    1000 mL Amostra

    Girar o Cone aos 45 min

    Leitura aps 1 h

    Determinao de Slidos Sedimentveis

    Cones Imhoff em uso

    Slidos em Sedimentveis: Decantadores

    Slidos em Suspenso: Operaes unitrias tais como decantadores, filtros e flotadores.

    Slidos Dissolvidos:

    a) Coloidais: Coagulao e floculao

    b) Soluo verdadeira: Processos especias: Processos de membrana, troca inica, etc.

    Slidos Volteis: Processos biolgicos aerbios e anaerbios.

    Remoo de Slidos

    Sabendo o valor de K para determinada gua, a condutividade fornece uma rpida indicao da quantidade de STD

    Onde CE = condutividade eltrica ( S/cm) (geralmente entre 50 e 500 S/cm)

    STD = concentrao de slidos totais dissolvidos (mg/L) K = constante (varia de 0,55 a 0,75)

    STD*KCE

    Condutividade Eltrica

    depende na quantidade de sais dissolvidos na gua

    p/ solues diludas proporcional quantidade de

    STD

    Referncias Bibliogrficas DI BERNARDO, L.; DANTAS, A.D.B. (2005) Mtodos e tcnicas de tratamento de gua. Editora Rima, So Carlos, vol. 1, 784p. DI BERNARDO, L.; PAZ, L.P.S. (2008). Seleo de tecnologias de tratamento de gua. Editora LDiber, So Carlos, vol. 1, 868p. HELLER, L.. PDUA, V.L. (2006). Abastecimento de gua para consumo humano. Editora UFMG, Belo Horizonte, 859p. VON SPERLING, M. (1996) Introduo qualidade das guas e ao tratamento de esgotos. 2. Ed, volume 1 , Belo Horizonte, 243p.

  • UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIS

    ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL

    GRADUAO EM ENGENHARIA

    CIVIL E AMBIENTAL E SANITRIA

    DISCIPLINA: TRATAMENTO DE GUAS DE ABASTECIMENTO

    Prof Dr. Paulo Sergio Scalize

    Goinia 2014

    Ms dia Contedo CHA(*)

    Mar 18 e 20 - Apresentao do curso; - Aspecto geral do Saneamento 4 25 e 27 - Introduo ao tratamento das guas; Noes Gerais do tratamento de gua; - Caractersticas

    fsicas das guas 8

    Abril

    1 e 3 - Caractersticas biolgicas e qumicas das guas; - Requisitos e controle de qualidade Portaria 2914 e Normas

    12

    10 - Coagulao; - Parmetros de projeto Tanque de Mistura Rpida, Vertedor Retangular e Calha Parshall

    14

    15 e 17 - Coagulao; - Parmetros de projeto Tanque de Mistura Rpida, Vertedor Retangular e Calha Parshall

    18

    22 - Aula Prtica (determinao de turbidez, cor, pH, condutividade, alcalinidade, dureza, etc) 20

    24 - Aula Prtica em Laboratrio (**) Ensaios de tratabilidade de gua. 24 29 Floculao; - Parmetros de projeto Floculador

    - entrega do projeto da Calha Parshall e Tq mistura rpida 26

    Maio

    6 1 Avaliao parte terica 28 8 1 Avaliao clculos 30

    13 e 15 - Floculao; - Parmetros de projeto Floculador 34 20 e 22 - Sedimentao; - Parmetros de projeto Decantador 38 27 e 29 - Sedimentao; - Parmetros de projeto Decantador

    - entrega do projeto do floculador 42

    Jun

    3 e 5 - Noes sobre filtrao 46 10 e 19 - Seminrio sobre Filtrao com entrega de Projeto: Filtrao Rpida (Grupo 1); Filtrao Direta

    (Grupo 2); Filtrao em Margem, FIME (Grupo 4) etc... 50

    24 e 26 Desinfeco e Fluoretao - Parmetros de projeto cmara de desinfeco e tanque de flor - Entrega do projeto decantador

    54

    Jul

    1 e 3 - Resduo de ETA 58 8 - Resduo de ETA 60 10 2 Avaliao parte terica 62 15 2 avaliao - clculos 64

    PARMETROS DE QUALIDADE DA GUA

    - CARACTERSTICAS DAS GUAS -

    gua Caractersticas

    Fsicas

    Biolgicas

    Qumicas

    Caractersticas Biolgicas

    So obtidas por meio de exames: - bacteriolgicos: - hidrobiolgicos:

    Entre as impurezas nas guas incluem os organismos presentes que, conforme sua natureza, tem grande significado para os sistemas de abastecimento de gua.

    Certas bactrias, vrus e protozorios, so patognicos, podendo provocar doenas e ser a causa de epidemias. Algumas algas, so responsveis pela ocorrncia de sabor e odor desagradveis, ou por distrbios em filtros e outras partes do sistema de abastecimento.

    Caractersticas Biolgicas

    Vrios patognicos na gua

    Aes necessrias para remover ou prevenir que os patognicos entrem no sistema de abastecimento no

    podem ser tomadas rapidamente

    difcil prever presena e nmero

    tcnicas analticas no existem ou so muito caras e requer tempo

    Controle atravs de indicadores

    Maioria dos patognicos deriva de fezes

    Anlise de contaminao por bactrias

    Adoo universal

    Bactrias indicadoras Nmero

    microrganismos pesquisados

    Custos reduzidos

    Presente sempre que patognicos esto presentes

    Presente no mesmo ou maior nmero que os patognicos Ser resistente como os patognicos s condies na gua natural, e nos

    processos de purificao e desinfeco da gua

    No-patognico Detectvel por mtodos simples, rpido e barato

    Caractersticas bsicas ideais de um indicador

    Bactria indicadora

    Escherichia coli

    Coliformes termotolerantes

    OU

    gua que no possui E. coli ou coliformes

    termotolerantes

    Vista como de baixo risco e no

    como segura

    Fornecem uma razovel indicao confivel do risco de doenas

    Podem no fornecer uma boa indicao da presena de protozorios e vrus

    Exemplos: Pseudomonas, Clostridium, Desulfovibrio, Serratia e Mycobacterium

    Bactrias heterotrficas

    Utilizadas para avaliar a eficincia do tratamento da gua

  • Fonte de infeco mesmo em pases desenvolvidos de clima temperado

    Protozorios patognicos - 10 a 100 m - Girdia 2 a 4 m - Cryptosporidium 6 a 12 m

    altamente resistentes aos desinfetantes comuns (cloro)

    Vrus 0,01 a 0,3 m remoo atravs do

    tratamento convencional no garantida

    desinfeco inativa os vrus

    Segundo Mackenzie et al., 1994 apud Di Bernardo (2008) pg. 39, em 1993 Milwaukee, WI. 400,000 pessoas afetadas e 104 mortes.

    Podem causar sabor e odor

    Algas

    verdes

    amarelas

    verdes-azuladas

    marrons

    depende da quantidade de pigmentos especficos.

    Algas verdes-azuladas (cianofceas) podem crescer em lagos rasos com

    pouca concentrao de fosfato

    Liberam toxinas Fatais , irritao na pele, doena gastrointestinal

    Organismo Quantidade (indivduos)

    Giardia lamblia 10

    Shigella dysenteriae 10

    Vibrio colerae 1000

    Salamonella typhi 10000

    Cistos de Entamoeba histolytica 20

    Escherichia coli 1 x 1010

    Clostridium perfringens 1 x 1010

    Fonte: Geldreich, 1996 apud Di Bernardo, 2009.

    Quantidade de organismos necessria para causar doena

    PARMETROS DE QUALIDADE DA GUA

    - CARACTERSTICAS DAS GUAS -

    gua Caractersticas

    Fsicas

    Biolgicas

    Qumicas

    Caractersticas Qumicas

    Caractersticas Orgnicas Caractersticas Inorgnicas

    benzeno, clorofenois, pesticidas, hidrocarbonetos

    aromticos polinuclear (PAH) e trihalometanos (THM)

    pH, alcalinidade, dureza, sulfatos, sulfetos, nitratos,

    ferro, mangans

    presentes em concentraes baixas

    (traos) efeito cumulativo

    pH

    Potencial hidrogeninico. Representa a concentrao de ons hidrognio H+, dando uma indicao sobre a condio de acidez,

    neutralidade ou alcalinidade da gua.

    Origem antropognica: - Despejos industriais (ex.: lavagem cida de tanque) - Despejos domsticos (oxidao da matria orgnica)

    Origem natural: - dissoluo de rochas; - absoro de gases da atmosfera; - oxidao da matria orgnica; - fotossntese

    O pH influencia as reaes do coagulante com a gua bruta

    Sulfato de Alumnio

    Sulfato

    Frrico

    pH

    Coa

    gula

    nte

    (mg

    L-1 )

    pH

    Indica grau de acidez ou alcalinidade

    reflete as caractersticas do solo ou do subsolo

    calcrio predominante - guas possuem alta alcalinidade e dureza e pH alto

    calcrio no presente - as guas possuem baixa alcalinidade, geralmente moles, e baixo pH

    Muitas ETAs no ajustam o pH de coagulao

    exceto se alcalinidade adicional necessria para a reao proceder

    usualmente determinada em

    laboratrio, Jar Test Dosagem do coagulante

    custo final poder ser o

    mesmo Ajustar pH com cido ou base

    requer mais equipamentos e

    ateno do operador ao processo

  • durante tratamento, o pH reduzido

    reao entre o coagulante e a alcalinidade da gua bruta

    evitar corroso no sistema de distribuio

    pH deve ser corrigido (6 9,5)

    eficincia da clorao pH pH alto

    desinfeco no eficiente

    o cloro exalado

    pH deve ser medido

    rotineiramente

    gua bruta, gua sedimentada, gua filtrada e gua tratada sistema de distribuio

    O cloro deve portanto ser aplicado antes da correo final do pH (pH < 8,0) Geral: - pH < 7: condio cida - pH = 7: neutralidade - pH > 7,0: condio bsicas

    Em termos de tratamento e abastecimento de gua: - Diferentes valores de pH esto associados a diferentes faixas de atuao tima de cagulantes; - pode ocorrer necessidade de correo de pH antes e/ou depois da adio de produtos qumicos. Em termos de tratamento de guas residurias: - Valores de pH afastados da neutralidade tendem a afetar as taxas de crescimento dos microrganismos.

    - Valores elevados de pH podem estar associados proliferao de algas

    pH - Interpretao de resultados

    Alcalinidade

    adicionada (cal) Importante p/ coagulao natural

    proveniente de rochas alcalinas na bacia hidrogrfica

    suficiente para reagir com 25 mg.L-1 de alumnio

    alcalinidade de 12,5 mg.L-1 de CaCO3

    Quantidade de ons na gua que reagiro para neutralizar os ons presentes.

    Principais constituintes: - bicarbonatos; - carbonatos e - hidrxidos

    muito alta, processo de abrandamento necessrio

    alcalinidade

    monitorada durante o processo de tratamento

    considerada em projetos de ETAs

    muito baixa, providncias devem ser tomadas a fim de

    aument-la

    Em termos de tratamento e abastecimento de gua: - pH entre 9,4 e 12,3: alcalinidade devida a hidrxidos e carbonatos; - pH entre 8,3 e 9,4: alcalinidade devida a carbonatos e bicarbonatos; - pH entre 4,4 e 8,3: alcalinidade devida somente a bicarbonato Em termos de tratamento de guas residurias: - processos oxidativos (como nitrificao) tendem a consumir alcalinidade, a qual pode afetar a taxa de crescimento dos microrganismos responsveis pela oxidao.

    Alcalinidade - Interpretao de resultados

    Dureza mais comuns Ca+2 e Mg+2 ctions bivalentes de metais

    associados com HCO3; SO42-, Cl-1, NO3- e SiO3-

    forma depsito no sistema de distribuio obstruindo-o

    razes para a

    remoo

    aumenta a quantidade de sabo necessria para lavagens, aumento dos custos

    produz incrustaes nos sistemas com temperatura elevada, ex. Aquecedores

    dureza total 50 mg/L CaCO3

    50 < D 150 mg/L CaCO3

    150 < D 300 mg/L CaCO3

    dureza total > 300 mg/L CaCO3

    guas brandas

    guas moderadas

    guas duras

    guas muito duras

    remoo da dureza devido a

    carbonatos Cal adicionada at que o

    pH esteja entre 9,3 e 10 precipitao do clcio

    como CaCO3

    pH poder ser aumentado mais ainda ( 10,5)

    precipitao do magnsio como Mg(OH)2

    Dureza - Interpretao de resultados

    podendo ser um problema para aqueles que limitam a ingesto de sdio

    Em sistemas que no se deseja ter dureza a

    carbonatos

    soda (Na2CO3) ou soda custica (NaOH) usadas como alcalinizante

    pode aumentar a concentrao de sdio na gua potvel

    Depois da remoo da

    dureza CO2 deve ser aplicado para

    reduzir o pH pH apresenta

    valor muito alto

  • Sulfatos e sulfetos

    reduo de sulfatos a sulfetos pode criar srios problemas de

    odores

    ocorrem largamente em guas naturais do mundo

    inteiro

    em excesso causa efeitos laxativos

    sulfatos podem causar incrustaes nos

    aquecedores

    tratamento de sulfatos e sulfetos complexo e

    caro

    em muitos casos a nica soluo tolerar os problemas ou encontrar

    outro manancial abastecedor

    Nitratos

    constituinte comum das

    guas naturais

    Fontes de contaminao: esgotos domsticos,

    escoamento superficial de terras agricultveis e

    chorume de lixo

    A remoo requer tratamento especializado e

    caro (troca inica)

    preveno a montante da captao de gua a soluo mais prtica

    e prefervel

    Tratamento A remoo de compostos nitrogenados da gua

    complicada e onerosa, porque os tratamentos utilizados nas ETAs no so eficientes. Tcnicas como troca inica

    e osmose reversa podem ser utilizadas.

    Nitratos

    Utilizao mais frequente: - caracterizao de guas brutas e tratadas; - caracterizao de guas residurias brutas e tratadas; -

    Ferro e Mangans

    Quando se misturam por toda a coluna

    temperatura) causam problemas devido ao aumento do nvel de cor, turbidez e

    matria orgnica

    causam problemas nos sistemas de abastecimento de gua

    ocorrem em lagos e reservatrios onde as condies anaerbias reduzem

    Fe3+ e Mn4+ a formas solveis de ferro (Fe2+) e mangans (Mn+2)

    durante o calor, em condies calmas, podem ser aderidos na camada

    anaerbia

    Ferro e Mangans - Importncia

    Tem pouco significado sanitrio nas concentraes usualmente encontradas nas guas naturais; Em pequenas concentraes causam problemas de cor

    na gua; Em certas concentraes, podem causar sabor e odor

    (mas, nessas concentraes o consumidor j rejeitou a gua, devido cor)

    Oxignio dissolvido

    Origem antropognica: - Introduo de aerao artificial

    de essencial importncia para os organismos aerbios.

    Origem natural: - Dissoluo do oxignio atmosfrico; - produo pelos organismos fotossintticos;

    Utilizao mais frequente: - Controle operacional de estaes de tratamento de esgotos; -

    Em termos de tratamento de guas residurias: - necessrio um teor mnimo de OD (1 mg/L) nos reatores dos sistemas aerbios.

    - A solubilidade do OD varia com a altitude e temperatura. Ao nvel do mar, na temperatura de 20 C, a concentrao de saturao igual a 9,2 mg/L; - valores de OD superiores saturao so indicativos da presena de algas; - valores de OD bem inferiores saturao so indicativos a presena de matria orgnica; - com OD em torno de 4 a 5 mg/L morrem os peixes mais exigentes; com OD igaul a 2 mg/L quase todos os peixes so mortos; com OD igual a 0 mg/L tem-se condies de anaerobiose.

    OD - Interpretao de resultados Caractersticas Parmetro guas para abastecimento guas residurias Corpos receptores gua superficial gua subterrnea bruta tratada Rio Lago

    Bruta tratada Bruta tratada

    Parmetros fsicos

    Cor X X X X X X Turbidez X X X X X X

    Sabor e odor X X X X

    Temperatura X X X X X

    Parmetros qumicos

    pH X X X X X X X X Alcalinidade X X X

    Dureza X X

    Ferro e mangans

    X X X X

    Cloretos X X

    Nitrognio X X X X X X X X Fsforo X X X

    OD X X X

    Matria orgnica

    X X X

    Parmetros biolgicos

    Organismos indicadores

    X X X X X X X

    Algas X X

    Principais parmetros a serem investigados numa anlise de gua

    Fonte: VON SPERLING, M. (1996)

    DISTRIBUIO DE TAMANHO DE PARTCULAS EM GUAS NATURAIS

    1 m 10-3 m Partculas coloidais Partculas em suspenso

    Partculas dissolvidas

    Turbidez Cor aparente SST

    Cor real SDT Compostos

    dissolvidos 0,45 m

  • DISTRIBUIO DE TAMANHO DE PARTCULAS EM GUAS NATURAIS

    1 m 10-3 m Partculas coloidais Partculas em suspenso

    Partculas dissolvidas

    Tratamento convencional e suas variantes Filtrao direta Filtrao lenta

    Processos de membrana Osmose Reversa Nanofiltrao

    Referncias Bibliogrficas

    DI BERNARDO, L.; DANTAS, A.D.B. (2005) Mtodos e tcnicas de tratamento de gua. Editora Rima, So Carlos, vol. 1, 784p. DI BERNARDO, L.; PAZ, L.P.S. (2008). Seleo de tecnologias de tratamento de gua. Editora LDiber, So Carlos, vol. 1, 868p. HELLER, L.. PDUA, V.L. (2006). Abastecimento de gua para consumo humano. Editora UFMG, Belo Horizonte, 859p. VON SPERLING, M. (1996) Introduo qualidade das guas e ao tratamento de esgotos. 2. Ed, volume 1 , Belo Horizonte, 243p. (Captulo 2) LIBNIO, M. (2010) Fundamentos de qualidade e tratamento de gua. 3. Ed, Campinas, SP, 494p.