aula 1 - introdução.pdf
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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
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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)
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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
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10 - Coagulao; - Parmetros de projeto Tanque de Mistura Rpida, Vertedor Retangular e Calha Parshall
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15 e 17 - Coagulao; - Parmetros de projeto Tanque de Mistura Rpida, Vertedor Retangular e Calha Parshall
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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.