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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 protozoriosSlidos, sabor e odorDurezaQumicos e txicosCompostos orgnicosNvel scio-econmico (capacitao institucional)(Baixo) (Alto)Bactria, vrus e protozoriosSlidos, sabor e odorDurezaQumicos e txicosCompostos orgnicosFoto: 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 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 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*KCECondutividade 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 Coagulante (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.

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