operação e manutenção de eta's (1997)

8/15/2019 Operação e Manutenção de ETA's (1997)

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CAGEPACAGEPA DIRETORIA DE OPERAÇÃO DIRETORIA DE OPERAÇÃO

ASSESSORIA TÉCNICA DE TRATAMENTO DE ÁGUA E ESGOTOS ASSESSORIA TÉCNICA DE TRATAMENTO DE ÁGUA E ESGOTOS

OPERAÇÃO E OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO MANUTENÇÃO DE ETAs DE ETAs

ANTONIO BATISTA GUEDES ANTONIO BATISTA GUEDES

JOSE MARIA TEIXEIRA DE JOSE MARIA TEIXEIRA DE

CARVALHO CARVALHO

MARÇO/1997 MARÇO/1997


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OBJETIVO

A presente apostila, versando sobre “OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO DE ETAs”,sintetiza os principais assuntos concernentes a área de tratamento de água para fins depotabilidade.

Dentre os assuntos abordados destacamos: problemática da água, principais doenças deveiculação hídrica, unidades constituintes de um sistema de abastecimento de água, tipos demananciais, classificação das águas segundo o uso preponderante, processos de tratamento,

características dos produtos químicos usados no tratamento, equipamentos empregados notratamento, conceitos dos principais parâmetros físico-químicos empregados no controle dequalidade, bem como o padrão de potabilidade de acordo com a Portaria nº 36/90 do Ministérioda Saúde.

Essas instruções tem o objetivo, além de servir como fonte de consulta, elevar o nível deconhecimento de nossos alunos e técnicos da área para que possam desempenhar suas atividadesfuncionais com mais desenvoltura e eficiência, tendo como resultado a operação correta econsciente das unidades integrantes das Estações.

Com isto beneficia-se os usuários, através da produção de água de melhor qualidade, bemcomo a Empresa , com acentuado aumento da vida útil dos equipamentos, tendo em vista que a

operação dos mesmos passará a ser efetuada dentro das normas recomendadas pela técnica.São esses os objetivos que esperamos alcançar com as informações contidas na presente

apostila.

As falhas que porventura existirem, corrigiremos oportunamente e as sugestões ecriticas que venham contribuir para seu aprimoramento serão bem vindas e aceitas.

João Pessoa, 25 de março de 1997.


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1. ABASTECIMENTO D’ÁGUA, IMPORTÂNCIA SANITÁRIA E ECONÔMICA

Á água é necessária para beber, cozinhar e muitos outros usos, dentro das váriasatividades humanas.

Seu uso para abastecimento passa previamente pôr tratamento objetivando atender asseguintes finalidades :

a) De ordem sanitária, através de :

- controle e prevenção de doenças;

- Implantação de hábitos higiênicos ( banho, limpeza de utensílios, etc. )

- Facilitar limpeza pública;

- Facilitar práticas desportivas;

- Proporcionar conforto e bem estar

b) De ordem estética, através de :

- Correção de cor, turbidez, odor e sabor

c) De ordem econômica, através de :

- Aumenta a vida média pela diminuição da mortalidade;

- Aumenta a vida produtiva do indivíduo, quer pelo aumento da vida média, quer pela diminuiçãode tempo perdido com doenças;

- Facilitar a instalação de indústrias, inclusive turismo;

- Facilitar o combate a incêndios


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2. PROBLEMÁTICA DA ÁGUA

2.1 - OCORRÊNCIA DE ÁGUA NA NATUREZA

A água que se encontra hoje na terra é a mesma que existia há milhões de anos quando se

formou a primeira nuvem e ocorreu a primeira chuva. A quantidade existente nos maresrepresenta, cerca de 97%, de toda a água existente na terra e cobre 71% da superfície do planeta.Os 3% restante são constituídos de água doce, aproximadamente 40 quatrilhões de metroscúbicos. Desse total, 75% estão nas calotas polares e os 25% restantes estão assim distribuídos :24,5% constituem as águas subterrâneas e os 0,5% estão nos rios, lagos e na atmosfera.

A precipitação média anual é em torno de 860 mm. Cerca de 70% dessa precipitaçãoretornam a atmosfera através da evapotranspiração e os 30% restantes correm na superfície onde65% voltam aos rios e o restante é consumido e volta a atmosfera.

2.2 - CICLO HIDROLÓGICO

É o caminho percorrido pela água desde a atmosfera(estado de vapor), passando pôr váriasfases, até retornar novamente a atmosfera. Veja apresentação gráfica a seguir:

fig. 2.1LEGENDA

P PrecipitaçãoES Escoamento SuperficialI InfiltraçãoESB Escoamento SubterrâneoE Evaporação


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2.3 - QUALIDADE DA ÁGUA

A água de precipitação é praticamente pura. Quando escoa no terreno dissolve os saisminerais existentes que alteram sua qualidade. Dentre os materiais dissolvidos incluem-sesubstâncias calcárias e magnesianas que tornam a água dura; e outras ferruginosas que dão cor esabor diferentes, bem como produtos industriais que a tornam imprópria ao consumo. A água

também pode carrear substâncias em suspensão que lhe confere turbidez.Os tipos e teores dessas substâncias dão as características próprias de cada água.

2.4 - ÁGUA POTÁVEL

Denomina-se água potável aquela que se apresenta em condições próprias para consumohumano. Isto considerando sob os aspectos organolépticos (odor e sabor ), físicos, químicos ebiológicos.

2.5 - ÁGUA POLUÍDA

É aquela que contém substâncias que alteram suas características, tornando-a imprópriapara consumo.

2.6 - ÁGUA CONTAMINADA

Diz-se que a água é contaminada quando contém germes patogênicos.

2.7 - PADRÕES DE POTABILIDADE

Representam a fixação dos limites máximos aceitáveis de impurezas contidas nas águasdestinadas ao abastecimento público.

Os motivos que levaram os órgãos competentes a estabelecerem os limites máximoaceitáveis, decorreram da não existência na natureza de água absolutamente pura.

As exigências quanto a qualidade da água crescem de acordo com o progresso humano e oda técnica.

Á água destinada ao consumo humano deve obedecer a certos requisitos de ordem :

- organoléptica : não ter odor e sabor objetáveis;- física : ter aspecto agradável, não apresentar teores de cor e turbidez acima do padrão depotabilidade;

- química : não possuir substâncias nocivas ou tóxicas com concentrações superiores aos limitesestabelecidos pelo padrão;

- biológica : não possuir germes patogênicos.


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2.8 - CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E ORGANOLÉPTICAS- A água deve apresentar-se com aspecto agradável. A medida é pessoal;

- Deve apresentar ausência de sabor objetável. A medida do odor também é pessoal;

- A cor da água é causada pela presença de substâncias em dissolução na água. Determina-se emaparelho chamado colorímetro e é expressa em mg/L, comparada com platino-cobalto.

Atualmente é expressa em unidade Hazen (UH) que eqüivale a mg/L;- A turbidez é causada por matéria em suspensão na água (argila, silte, matéria orgânica, etc. ) queperturba sua transparência É expressa em mg/L, através de aparelhos denominados turbidímetros,sendo o mais comum o de Jackson. As unidades que também expressam turbidez são: unidade deturbidez (UT), unidade de turbidez Nefelométrica (UTN), Unidade Jackson (UJ), onde todaseqüivalem a mg/L.

2.9 - CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

Os limites de concentração de certas impurezas na água são obedecidos por questões de

ordem sanitárias e econômicas. Por exemplo :- Chumbo no máximo - 0,10 mg/L;- Arsênio no máximo - 0,10 mg/L;- Selênio no máximo - 0,01 mg/L;- pH inferior a 10,6 a 25 ºC;- A alcalinidade deve ser inferior a 120 mg/L;- As águas mais duras consomem mais sabão e são inconvenientes para a industria, pois

incrustam-se nas caldeiras e podem causar danos e explosão.

2.10 - PRODUTOS QUÍMICOS INDICADORES DE POLUIÇÃO ORGÂNICA2.10.1 - SUBSTÂNCIAS NITROGENADAS - amônia, nitritos e nitratos onde a

presença da amônia indica poluição recente e de nitrato poluição remota, uma vez que já sofreumaior processo de oxidação.

2.10.2 - OXIGÊNIO CONSUMIDO - a água sempre dispõe de oxigêniodissolvido, tendo maior ou menor concentração, dependendo da temperatura e pressão existentesno meio. A matéria orgânica em decomposição consome o oxigênio para sua estabilização; porconta disto quanto maior o consumo de oxigênio, mais próxima e maior terá sido a poluição.

2.10.3 - CLORETOS - os cloretos normalmente presentes nos dejetos animais,podem causar poluição orgânica dos mananciais.

2.11 - CARACTERÍSTICAS BACTERIOLÓGICAS

Água potável deve ser isenta de bactérias patogênicas. A água quando contaminada, pôrindivíduos doentes ou portadores, não é facilmente percebida, uma vez que o número érelativamente pequeno em relação a massa de água.

Na água normalmente existem microrganismos de vida livre e não parasitária que delaextraem os nutrientes indispensáveis a sua subsistência. Eventualmente pode acontecer a


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introdução de organismos parasitários e/ ou patogênicos que, usando a água como veículo, podemcausar doenças tornando assim perigo sanitário em potencial.

Os seres patogênicos, na sua quase totalidade, são incapazes de viver na sua forma adultaou reproduzir-se fora do organismo que lhe serve de hospedeiro. Portanto tem vida limitadaquando se encontram na água.

Os agentes destruidores na água de organismos patogênicos são : temperatura, luz,

sedimentação, parasitas ou predadores de bactérias, substâncias tóxicas ou antibióticas produzidaspôr outros microrganismos como algas e fungos, etc.Em razão da dificuldade de identificação na água de organismos patogênicos, utiliza-se a

identificação de bactérias do “ GRUPO COLIFORME ”, pôr existirem normalmente noorganismo humano e serem obrigatoriamente encontradas em águas poluídas pôr material fecal.Sua eliminação através do material fecal é da ordem de 300 milhões pôr grama de fezes.

De acordo com o padrão de potabilidade ,a água só pode ter no máximo 1 coli/100 mL.Ocasionalmente uma amostra pode apresentar até 3 COLI/100 mL, desde que isso não ocorra emamostras consecutivas ou em mais de que 10% das amostras examinadas.

2.12 - FORMA DE COLETA DE AMOSTRADevido a impraticabilidade de análise de toda massa de água, destinada ao consumo

humano, colhem-se amostras representativas e , através de sua análise, conclui-se a qualidade daágua.

A análise da água de um manancial ou de ponto da rede pública, dada a variação que ésujeita a ocorrer, revela suas características apenas no momento em que foi colhida.

As amostras para exames físico-químicos comuns devem ser de 2 litros e colhidas emgarrafas limpas, preferencialmente de plástico e convenientemente arrolhadas. Após a coletadevem ser imediatamente encaminhadas ao laboratório.

Veja a seguir o esquema de colheita de amostra para o exame bacteriológico.


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fig. 2.2Caso a coleta seja feita em torneira ou proveniente de bomba, recomenda-se deixar escoar,

cerca de 2 a 3 minutos para que a amostra seja representativa da água a ser analisada.Quando o manancial for poço raso , recomenda-se retirar a amostra mergulhando o frasco

com a boca para baixo e não simplesmente retirar da superfície.Para água de rio, retirar também abaixo da superfície com o gargalo em sentido contrário

ao da corrente.Os frascos para exames bacteriológicos devem vir do laboratório já limpos, esterilizados econvenientemente tampados.

Quando a amostra a ser colhida tratar-se de água clorada, além da esterilização, o frascodeve conter em seu interior 2 mL de hiposulfito de sódio.

As amostras colhidas devem ser conservadas à temperatura de 6 a 10 ºC, para evitar aproliferação de germes. O tempo entre a coleta e o exame, para água pouco poluída, recomenda-se em torno de 6(seis) horas.

2.13 - NOMENCLATURA DA QUALIDADE DA ÁGUA

Usam-se vários termos para definir a qualidade da água :

2.13.1 - ÁGUA POTÁVEL - é a que atende aos padrões de potabilidade.

2.13.2 - ÁGUA SEGURA - é a que atende aos padrões de segurança.

2.13.3 - ÁGUA POLUÍDA - é a que apresenta alteração nas suas características.

2.13.4 - ÁGUA CONTAMINADA - é a que contém microrganismos patogênicosou contaminantes tóxicos.

2.13.5 - ÁGUA DESINFETADA - é a que pôr técnica apropriada foi tornadaisenta de organismos patogênicos.

2.13.6 - ÁGUA ESTERILIZADA - é a que pôr técnica apropriada foi tornadaisenta de organismos vivos.

2.13.7 - ÁGUA SUSPEITA - é a que pode estar poluída ou contaminada.

2.13.8 - ÁGUA TURVA - é a que possui partículas em suspensão. 2.13.9 - ÁGUA ÁCIDA - é a que possui teor acentuado de CO2, ácidos e certos

sais como sulfato de alumínio ou de ferro. 2.13.10 - ÁGUA ALCALINA - é a que possui quantidade elevada de bicarbonatos

de cálcio e magnésio, carbonatos ou hidróxidos de sódio, potássio, cálcio e magnésio.

2.13.11 - ÁGUA MINERAL - é a água subterrânea contendo quantidadeacentuada de substâncias em solução que lhe dão valor terapêutico, tais como: gás carbônico,bicarbonato de sódio, gás sulfidrico, sulfatos solúveis, sais de ferro e sais neutros de magnésio,potássio e sódio, este geralmente sob a forma de brometos, iodetos e sulfatos.


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3 - PRINCIPAIS DOENÇAS DE VEICULAÇÃO HIDRICA

A água pode afetar a saúde do homem através da ingestão direta, na preparação dealimento, no uso da higiene pessoal, na agricultura, industria ou lazer.

As principais doenças que a água pode veicular são:

3.1 - DOENÇAS TRANSMITIDAS POR ÁGUAS CONTAMINADAS PORMICRORGANISMOS.

3.1.1 - FEBRE TIFÓIDE Sintomas - infecção bacteriana generalizada ,caracterizando-se pôr febre contínua,

aparecimento de manchas róseas no abdômem, dor de cabeça, língua seca, constipaçãointestinal(prisão de ventre), diarréia, etc. Obs : É uma doença intestinal.

Transmissão - o homem infectado elimina pelas fezes e urina as bactérias ,constituindo asfontes de infecção. Os veículos usuais são: água contaminada, moscas, leite, alimentos, etc.

Profilaxia - tratamento da água de abastecimento. Disposição adequada dos dejetoshumanos. Fervura ou pasteurização do leite. Saneamento dos alimentos, especialmente os que se

consomem crus. Controle de moscas. Vacinação. Educação sanitária do público, etc.

3.1.2 - FEBRE PARATIFÓIDE Sintomas - infecção bacteriana, que com freqüência começa subitamente com febre

contínua, manchas róseas no tronco e comumente diarréia.Transmissão - análoga a febre tifóide. Profilaxia - são as mesmas recomendadas para a Febre Tifóide.

Obs.: é uma moléstia do sangue e dos tecidos.

3.1.3 - HEPATITE INFECCIOSA Sintomas - infecção aguda que se caracteriza pôr febre , náusea, mal estar, dores

abdominais, seguida de icterícia, perda de apetite, possibilidade de vômitos, fadiga, dor decabeça, etc. É uma moléstia do sangue e dos tecidos.

Transmissão - o homem que é o reservatório pode eliminar o vírus da hepatite através dasfezes e sangue. A transmissão ocorrerá ingerindo água, leite, alimentos, etc., contaminados.Também se transmite pôr sangue, soro ou plasma proveniente de pessoas infectadas que no casode haver tomado injeção e a seringa não tendo sido bem lavada poderá contaminar uma outrapessoa sadia que pôr ventura venha usar tal seringa com resíduo de sangue do indivíduoinfectado.

Profilaxia - saneamento dos alimentos, disposição adequada dos dejetos humanos, higienepessoal, uso da água tratada, controle de mosca, etc. Prevenção quanto ao uso de seringas eagulhas não convenientemente esterilizadas. No caso de transfusão de sangue tomar cuidado se odoador está infectado.

3.1.4 - POLIOMIELITE ( PARALISIA INFANTIL) Sintomas - doença que se caracteriza pelo aparecimento de febre, mal estar, dor de cabeça,

etc. e nos casos mais graves, verifica-se paralisia dos músculos voluntários, predominantementedos membros inferiores.


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Transmissão - a pessoa infectada(reservatório) elimina o vírus pelas fezes(fonte depoluição). A veiculação hídrica não é muito comum. A transmissão mais comum é pelo contágiodireto e pelas gotículas do muco e saliva expelidas pelas pessoas infectadas.

Profilaxia - saneamento do meio ambiente. Imunização. Precaução no controle depacientes, comunicantes e do meio ambiente imediato, etc.

3.1.5 - CÓLERA Sintomas - infecção bacteriana intestinal aguda que se caracteriza pôr inicio súbito devômito, diarréia aquosa com aspecto de água de arroz, desidratação rápida, cianose(coloraçãoazul da pele ), colapso, coma e morte.

Transmissão - o indivíduo infectado(reservatório) elimina pelas fezes ou vômitos asbactérias” VIBRIÃO COLÉRICO”, são transportados para o elemento sadio através dosveículos comuns : água contaminada, alimentos crus, moscas, etc.

Profilaxia - educação sanitária do público. Vacinação, Disposição adequada dos dejetoshumanos. Proteção e tratamento da água de abastecimento. Saneamento dos alimentos. Fervuraou pasteurização do leite, etc.

3.1.6 - ESQUISTOSSOMOSE ( via cutâneo - mucosa)Sintomas - doença causada pôr verme(helmintos) que na sua fase adulta, vivem no sistema

venoso do hospedeiro. Ocasiona manifestação intestinal ou do aparelho urinário. Diarréia.Dermatose. Cirrose do fígado. Distúrbios no baço, etc.

Transmissão - o homem é o principal reservatório, podendo ser também o macaco, ocavalo, os ratos silvestres, etc. A fonte de infecção é a água contaminada com larvas(cercarias),procedentes de certos gêneros de caramujos que são hospedeiros intermediários. Os ovoseliminados nas fezes e urina, chegando a água incorporam-se ao caramujo que após vários diasliberam em forma de cercarias as quais penetram através da pele do indivíduo que entrar emcontato com a água.

Profilaxia - tratamento da água de abastecimento. Disposição adequada dos dejetoshumanos. Controle de animais infectados. Fornecimento de vestuário protetor: botas e luvas paraos trabalhadores. Educação sanitária das populações das zonas endêmicas.

3.1.7 - LEPTOSPIROSEAgente - Leptospira, bactéria contida na urina de ratos infectados que pode ser

transportada pela água contaminada e pelo lixo. É uma doença que ataca o fígado, baço e causahemorragia.

3.2 - DOENÇAS CAUSADAS POR TEORES INADEQUADOS DE CERTASSUBSTÂNCIAS

3.2.1 - CÁRIE DENTÁRIAAgente - teor inadequado de flúor na água (teor abaixo de 0,6 mg/L );Profilaxia - adicionar flúor em dosagem da ordem de 1,0 mg/L.

3.2.2 - FLUOROSE DENTÁRIAAgente - teor inadequado de flúor acima de 1,5 mg/L que causa escurecimento dos

dentes;


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Profilaxia - eliminar o flúor em excesso ou trocar de manancial.

3.2.3 - BÓCIOAgente - carência de iodo nas águas e nos alimentos;Profilaxia - adição de iodo a água ou a algum alimento ( pôr ingestão do sal).Trocar de

manancial. As quotas diárias exigidas pelo organismo humano, para conferir imunidade ao bóciovariam de 10 a 300 mg/dia.

3.2.4 - SATURNISMOAgente - teor inadequado de chumbo ( deve ser inferior a 0,1 mg/L ). É causado pelo

ataque de água agressiva ( com CO2 ) as canalizações de chumbo;Sintomas Gerais - envenenamento ( efeito cumulativo );Profilaxia - controlar a agressividade da água. Evitar o uso de tubulação de chumbo ou de

plásticos a base de chumbo.

3.3- TABELA CONTENDO AS PRINCIPAIS DOENÇAS DE VEICULAÇÃOHÍDRICA

DOENÇA AGENTE CAUSADOR FORMA DE TRANSMISSÃO

Cólera Vibrião Colérico Via OralDisenteria bacilar Bactéria Shigella Via OralFebre Tifóide Bactéria Salmonella Typhi Via OralFebre Paratifóide Bactéria Salmonella Paratyphoide Via OralDiarréia Infantil Bactérias Intestinais Via OralPoliomielite Vírus Via OralHepatite Infecciosa Vírus Via OralAncilostomiase Ancylostoma(helmintos) Via Cutânea

Leptospirose Leptospira icterohaemorrahagiaeatravés de pequenas feridasna pele ou nas membranas,mucosas, nariz e boca

Esquistossomose Schistosoma Mansoni(verme) Via Cutânea


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4 - UNIDADES CONSTITUTIVAS DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO D’ÁGUA

4.1 - MANANCIAL - É a fonte de onde a água é retirada para o abastecimento.

4.1.1 - MANANCIAIS DISPONÍVEIS PARA ABASTECIMENTO

-Água de chuva - geralmente armazenada em cisterna-Água do subsolo - lençol freático, artesiano e fontes-Água de superfície - rios, lagos, represas, etc.

4.2 - CAPTAÇÃO - É a parte do sistema de abastecimento, pôr meio da qual a água érecolhida do manancial. Existem dois tipos de captação, superficial e subterrânea, utilizada deacordo com o manancial explorado.

4.3 - ADUÇÃO - É a canalização que transporta a água da fonte de abastecimento aosistema de distribuição.

4.3.1 - CLASSIFICAÇÃO - Existem duas classes de adutoras : condutosforçados, nos quais corre sob pressão e condutos pôr gravidade, ou canais abertos, onde a águaescoa pela ação da gravidade.

4.4 - ELEVAÇÃO - A elevação torna-se necessária quando :

- a altura da fonte de suprimentos de água é tal que ela não poderá escoar pôr gravidade

para os encanamentos;- a pressão nas linhas distribuidoras deve ser aumentada;- a água precisa ser elevada de um nível a outro.

4.5 - ESTAÇÃO DE TRATAMENTO - É a unidade onde se processa o tratamento daágua objetivando torná-la própria para consumo humano. Os tipos de estação de tratamentoadotados são em função das características da água.

4.6 - RESERVAÇÃO - É a unidade que permite armazenar a água para atender asvariações de consumo e as demandas de emergência da cidade.

4.7 - TIPOS DE RESERVATÓRIOS

- Elevado- Apoiado- Semi - enterrado- Enterrado


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4.8 - DISTRIBUIÇÃO - Rede de distribuição representa o conjunto de tubulações epeças especiais, destinadas a conduzir a água até os pontos de tomada das instalações prediais.

As tubulações distribuem água em marcha e se dispõem formando uma rede.

A rede é construída para distribuir água potável; Para isto são exigidos certos requisitos:- Pressão : a rede dever ser operada em condições de pressão adequada;- Disponibilidade de água : deve-se supor uma continuidade no abastecimento.

ESQUEMA GERAL DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO

Fig.4.1 LEGENDA

a - manancial ( represa )b - Captaçãoc - Aduçãod - Elevaçãoe - Estação de Tratamentof - Reservatóriog - Rede de Distribuição


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5 - TIPOS DE MANANCIAIS

5.1 - SUPERFICIAIS - Constituídos essencialmente pôr rios, lagos naturais ou artificiais,reservatórios de acumulação, etc.

5.2 - SUBTERRÂNEOS - Na camada subterrânea existem dois aqüíferos : o freático e oartesiano.

- No lençol freático a água se encontra sobre a primeira camada impermeável e fica sob apressão atmosférica.

- Com relação ao lençol artesiano a água situa-se entre duas camadas impermeáveissubmetidas a uma pressão maior que a atmosférica. Então os poços que atingem o lençol freáticosão chamados poços rasos e os que atingem o lençol artesiano são denominados de poços

profundos ou artesianos. Veja a seguir esquema ilustrando os dois tipos de aquífero.

Fig. 5.1


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6 - CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS SEGUNDO O USO PREPONDERANTE

Na classificação a seguir foi baseada apenas no aspecto bacteriológico.

6.1 - CLASSE ESPECIAL - Águas destinadas ao abastecimento doméstico, semtratamento prévio, ou com simples desinfecção.

6.2 - CLASSE I - Águas destinadas ao abastecimento doméstico após filtração edesinfecção, à irrigação de hortaliças e a natação.

6.3 - CLASSE II - Águas destinadas ao abastecimento doméstico após tratamentoconvencional, dessedentação de animais, à preservação da flora e fauna:

- Limite para 80% das amostras mensais;- N.M.P. coliformes totais/100 mL = 5.000;

- N.M.P. coliformes fecais/100 mL = 1.000.

6.4 - CLASSE III - Águas destinadas ao abastecimento doméstico após tratamentoespecifico, à irrigação e à harmonia paisagística e à navegação:

- Limite para 80% das amostras mensais;- N.M.P. coliformes totais/100 mL = 10.000;- N.M.P. coliformes fecais/100 mL = 2.000.

6.5 - CLASSE IV - Águas destinadas ao afastamento de despejos:- Limite para 80% das amostras mensais;- N.M.P. coliformes totais/100 mL = 20.000;

- N.M.P. coliformes fecais/100 mL = 5.000.


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7 - PROCESSOS DE TRATAMENTO EMPREGADOS NA ÁGUA PARA FINS DEABASTECIMENTO

7.1 - AERAÇÃO

7.1.1 - CONCEITO : É um processo de tratamento que consiste em provocar atroca de gases e substâncias voláteis, dissolvidas na água, pelo ar, de modo que haja um equilíbriodessas impurezas.

7.1.2 - APLICAÇÃO : A aeração recomenda-se para águas que apresentamcarência ou excesso de gases intercambiáveis, bem como para as que contém CO 2 em excesso,ferro dissolvido (facilmente oxidável), manganês e substâncias voláteis aromáticas de origemvegetal, acumuladas em represas e em processo de fermentação.

7.1.3 - TIPOS DE AERADORES

- Cascata

Fig. 7.1 - Bandeja

Fig. 7.2

- Ar Difuso


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Fig. 7.3

- Aspersão

Fig. 7.4

7.2 - COAGULAÇÃO - Tem pôr finalidade transformar as impurezas finais que seencontram em suspensão, em estado coloidal, e algumas que se encontram dissolvidas, empartículas que possam ser removidas pela decantação e filtração. Para isto adiciona-se a águabruta uma substância química especial, denominada coagulante que reagindo com a alcalinidadeda água, forma, dentre outros , produto insolúvel destinado a remover as impurezas responsáveis

pela Côr, Turbidez, bem como bactérias, vírus e outros elementos considerados indesejáveis.Esses aglomerados gelatinosos pôr sua vez se reúnem formando flocos.A coagulação pode ser considerada como uma neutralização entre partículas de cargas negativas.

Seu objetivo é promover a clarificação da água que se completa através da câmara demistura rápida, da câmara de floculação e do decantador, conforme figura a seguir.

Planta de unidades de coagulação, floculação, decantação e mistura rápida Fig. 7.5

A unidade de mistura rápida é destinada a criar condições para que, em poucos segundos,o coagulante seja uniformemente distribuído pôr toda a massa de água.


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7.2.1 - PRINCIPAIS TIPOS DE UNIDADE UTILIZADAS COMO CÂMARAS DEMISTURA RÁPIDA

- Não Mecanizadas- Calha Parshall;

Fig. 7.6 - Vertedouro Retangular;

Fig. 7.7

- Vertedouro Triangular.

Fig. 7.8

- Mecanizadas

Fig. 7.9

Na câmara de mistura rápida a dispersão do coagulante na água é em função do seu grau

de turbulência. O parâmetro usado é o gradiente de velocidade com valor na faixa de 700 a 2.000s-1, geralmente em torno de 1.500 s-1 e é representado pela letra G ( Gê ).

7.2.1.1 - GRADIENTE DE VELOCIDADE - O gradiente de velocidadeG é dado pelo quociente entre a diferença de velocidade de duas partículas P1 e P2, pela distânciaentre si ( dy ), segundo uma perpendicular à direção do escoamento do liquido, veja figura aseguir:


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Fig. 7.10

G dV

dy

V V

y y

1 2

1 2

(Equação 7.1)

O gradiente pode ser expresso em (m/s)/m ou s-1 A diferença de velocidade de duas partículas na água pode ser causada pela introdução no

meio de um dispositivo mecânico. Caso isto ocorra o valor do gradiente é definido pela fórmula :

G P

( 6. 2. 2 ) (Equação 7.2)

onde :P = Potência introduzida no liquido pôr unidade de volume; = Viscosidade absoluta do liquido ( Kgfs/m2 ).

Entretanto, P pode ser determinado pela fórmula :

P N t

V

2

60

(Equação 7.3)

Onde :N = a velocidade do rotor em r.p.m. ( medida pelo instrumento tâcometro);t = torque ( medida pôr torcômetro);V = volume do líquido.

fazendo a substituição na equação 7.2 de P expresso na equação 7.3. temos :

G N t

V

2

60

(Equação 7.4)


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7.2.2 - QUANTIDADE DE COAGULANTE A SER APLICADO NOTRATAMENTO

A dosagem ideal do coagulante e dos auxiliares eventuais da coagulação deve ser definidaem laboratório, objetivando melhor eficiência e economia.

Para isto faz-se uso do JAR-TEST ( Teste do Jarro ) como mostra a seguir:

Fig. 7.11

O aparelho em questão dispõe geralmente de 05 ou 06 jarros iguais, construídos em vidro

ou acrílico, com capacidade cada de 1 ou 2 litros. Quando se faz o teste, coloca-se em cada um amesma quantidade de água a ser tratada, submetendo a mesma velocidade de rotação, através demotor elétrico.

No teste, cada copo simula a estação de tratamento, utilizando dosagens diferentes que sãoaplicadas simultaneamente. Após a conclusão do teste, ou seja coagulação(mistura rápida),floculação e decantação, o jarro que apresentar melhor resultado, a custa de menor quantidade dereagentes, é o que deve ser tomado como parâmetro para projeto e operação mais eficiente daestação.

7.2.3- TIPOS DE COAGULANTES EMPREGADOSEm certos casos há necessidade de se adicionar substâncias à água para que se consiga

uma purificação conveniente. Os produtos mais empregados com esta finalidade são :- Sais de Alumínio e Ferro: sulfato de alumínio, sulfato ferroso, sulfato clorado, sulfatoférrico, etc.

- Álcalis Para Promover e Manter a Alacalinidade: -Cal virgem (CaO);- Cal hidratada {(Ca (OH)2 ) };- Barrilha ( Na2CO3), etc.

Para um produto ser empregado como coagulante é necessário que reaja com álcalisproduzindo precipitados floculentos. O motivo do largo emprego de sulfato de alumínio, prende-se ao fato de ter custo baixo e ser produzido em várias regiões do Brasil e também ser fácil detransportar e de manejar.


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Abaixo apresentamos uma TABELA que mostra diversos coagulantes e as faixas de pHem que geralmente se obtém as condições ótimas de tratamento.

C O A G U L A N T E S F A I X A DE pH

Sulfato de alumínio 5,0 À 8,0Sulfato Ferroso 8,5 À 11,0Sulfato Férrico 5,0 À 11,0Cloreto Férrico 5,0 À 11,0Sulfato Ferroso Clorado ACIMA DE 4,0Aluminato de Sódio e Sulfato de Alumínio 6,0 À 8,5

A L C A L I N I Z A N T E S F RMULA QUIMICA

Cal Virgem CaO

Cal Hidratada Ca(OH)2 Carbonato de Sódio (Barrilha) Na2CO3

Normalmente são empregados para conferir alcalinidade a água para promover uma boafloculação ou para correção de pH.

7.2.4 - PREPARAÇÃO DA SOLUÇÃO DE COAGULANTES EALCALINIZANTES

A preparação da solução do coagulante na tina faz-se da seguinte maneira: dissolve-se a

quantidade que fôr recomendada do coagulante, sob constante agitação, e determina-se a suaconcentração.

Exemplo : suponhamos que :V = 5m3 ( volume da tina )100 Kg = coagulante dissolvido ( sulfato de alumínio )para expressar a concentração em g/m3

ccoagulante g

m

g

mg m

g

L

( )

( )

.. /

volumedatina 3 33

100 000

520 000

20

Se determinarmos, mediante ensaio de coagulação, a quantidade de coagulante necessáriopara uma boa floculação na água a ser tratada, devemos calcular a vazão da solução de coagulantepreparada na tina para adicionarmos a água.

Admitamos que no ensaio de coagulação a dosagem ótima foi de 30 mg/L e a vazão daágua bruta é de 60 m3 /hora.


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CÁLCULO DA VAZÃO DA SOLUÇÃO DE SULFATO A SER APLICADA

DADOS:

Cg

m L

20 0003

. 20g- concentração de sulfato na tina

dmg

m m

303 3

30g- dosagem ótima encontrada

Qh

360m- vazão da água a ser tratada

q =? - Vazão da solução do coagulante a ser adicionada na água

q d QC

g

m

m

hg

L

qh

30 60

203

3

90L

OBS : Para determinar a concentração do alcalinizante o processo é análogo.

7.2.5 - EFEITOS QUE CAUSAM NA ÁGUA

O sulfato de alumínio em virtude de ser um sal derivado de um ácido forte é corrosivo ede caráter ácido. Torna a água mais ácida ( baixa o pH ) e pôr isso a Tina de preparação dasolução deve ser revestida de material resistente a corrosão. A cal como é basica eleva o pH daágua tornando-a mais alcalina.

7.2.6 - FATORES QUE INFLUEM NA COAGULAÇÃO

- Espécie de coagulante, quantidade de coagulante : a quantidade de coagulante estárelacionada com a turbidez e cor a serem removidas e ao teor bacteriológico.

Teor e tipo de cor e turbidez- Outras características químicas da água: alcalinidade natural, teor de ferro, matéria

orgânica, etc;- Concentração hidrogeniônica da água ( pH ): sempre há um pH ótimo de floculação que

se determina experimentalmente.

Tempo de misturas rápida e lenta

Temperatura : a coagulação é melhor em temperaturas mais elevadas. Em temperaturasmais baixas espera-se maior consumo de coagulante.

Agitação : se a velocidade de agitação for pequena, a formação de flocos diminui, o quedificulta a decantação.


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Presença de núcleos : os coadjuvantes ( aditivos de floculação ) são substâncias capazesde promover núcleos mais densos para flocos mais pesados.

Dosagem ótima de coagulante : é a menor dosagem de coagulante para se obter o melhorresultado, quanto à qualidade da água a ser tratada. A dosagem requerida para o tratamento deuma água é feita experimentalmente em laboratório. Esta experiência será rapidamente concluídase antes tivermos conhecimento da :

. Temperatura da água a se ensaiar;. pH;

. cor;

. O2 consumido.

Existe uma tabela que relaciona a dosagem de sulfato de alumínio com a turbidez da águabruta, dando já uma idéia.

Sabemos que cada 1 mg de sulfato de alumínio requer 0,45 mg de alcalinidade de água.Para sabermos se a água tem alcalinidade suficiente, efetuamos as seguintes determinações:turbidez da água bruta e, mediante a tabela turbidez X dosagem, tomamos o valor máximo dadosagem de sulfato de alumínio correspondente. A dosagem máxima de sulfato multiplicada pôr

0,45 mg/L, dá a alcalinidade requerida para a completa reação do coagulante.

7.2.7 - PRODUTOS AUXILIARES DA COAGULAÇÃO

Em caso de necessidade, além da cal e do carbonato de sódio, pode-se utilizar outrosauxiliares dependendo das características da água a tratar e do coagulante utilizado.

Os principais são:

a) Carvão ativado - Apresentando-se na forma de pó, tem grande poder de adsorção. Em vista

disto, é utilizado no tratamento da água para remover gosto e odor produzidos por matériaorgânica;b) Betonita - Pode ser aplicada misturada com o sulfato de alumínio para melhorar a coagulação,em águas com teores baixos de cor e turbidez (principalmente). Em razão do seu poderabsorvente, tem eficácia na remoção do gosto e odor resultantes de matéria orgânica;

c) Ácido Sulfúrico - O ácido Sulfúrico que tem múltiplas aplicações pode ser empregado comoauxiliar da coagulação de águas de cor e pH acentuadamente elevados;

d) Sílica Ativada - Quando adicionada ao sulfato de alumínio ou sulfato ferroso, devido suaelevada carga negativa, promove a formação de flocos maiores, mais densos e resistentes, o queaumenta a eficiência da coagulação, principalmente para a remoção de dureza, desde que utilize osulfato de alumínio;


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e) Polieletrólitos - São polímeros de cadeia molecular grande que uma vez lançados na água,apresentam cargas distribuídas ao longo desta cadeia. Quando as cargas são positivas opolieletrólito é denominado de catiônico, quando negativas aniônico e quando não iônico éneutro. O polieletrólito usado com coagulantes metálicos comuns permite a redução da dosagemdesses coagulantes, com o aumento da densidade e do tamanho dos flocos, o que implica emeconomia.

7.3 - FLOCULAÇÃO (MISTURA LENTA)É um tipo de processo que permite que partículas instáveis sob o ponto de vista

eletrostático, no meio da massa líquida, sejam forçadas a se movimentar, para que possam seratraídas entre si formando flocos que, com a manutenção da agitação, tendem a aglutinar-se unsaos outros, tornando-se grandes e pesados, para em seguida serem sedimentados nas unidades dedecantação.

As câmaras de floculação são dimensionadas em função do gradiente de velocidade G edo período de detenção T , isto através de ensaios de floculação (jar-test), efetuados emlaboratório. O tempo de detenção varia em torno de 20 a 40 minutos e os gradientes de 90 a 20 s -1.

7.3.1 - TIPOS DE FLOCULADORESa) Hidráulico em câmaras com chicanas de fluxo vertical e horizontal, conforme ilustram asfigurasa seguir:

Fig. 7.12 chicanas de fluxo vertical


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Fig. 7.13 chicanas de fluxo horizontalb) Mecânico - são construídos em câmaras nos tipo com eixos vertical e horizontal, com paletas,e do tipo turbina com fluxo axial.

Veja ilustração das figuras a seguir:

EIXO VERTICAL EIXO HORIZONTALfig. 7.13 Fig. 7.14


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TURBINA DE FLUXO AXIALFig. 7.15

As câmaras mecanizadas dispõem de dispositivos que permitem ajustar a velocidade deacordo com o gradiente desejado. A velocidade das pás ou palhetas gira em torno de 1 a 8rotações por minuto.

7.4 - DECANTAÇÃO OU SEDIMENTAÇÃO - a decantação é uma operação ondeocorre a deposição de matérias em suspensão pela ação da gravidade. É uma preparação da águapara filtração. Quanto melhor a decantação, melhor será a filtração.

- Tempo de Detenção: o tempo que a água permanece no decantador é denominado tempode detenção.

temos: T C Q

Onde: T = tempo de detenção (h)C = capacidade do decantador (m3)Q = vazão (m3 /h)

De acordo com a expansão acima, o tempo detenção corresponde ao necessário paraencher o decantador com a vazão Q.

Na seção de montante, a distribuição de partículas é uniforme e de diversos tamanhos.As partículas suspensas descem com velocidade constante, sem interferência mútuas,

mantendo inalteradas sua forma, peso e tamanho, numa água que apresenta temperatura uniformee invariável.Cada partícula que atinge o fundo é automaticamente eliminada, ou seja, fica em repouso.


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Veja ilustração em seção longitudinal de decantação, abaixo,

Fig. 7.16 temos:

L = comprimento do decantadorH = alturaV = velocidade horizontal da águaV1 = velocidade de decantação da menor partícula que se deseja remover.

A partícula na posição a está na condição mais desfavorável para decantação. Para que isto ocorraé necessário que sua trajetória seja af. Caso isto aconteça, estando definidos L e H, o período dedetenção deve igualar a

LV

H V

1

Para as partículas com velocidade de decantação igual ou maior tem chance de sereliminada, atingido o fundo antes da extremidade f.

Os pontos a e b, com partículas com velocidade V1 menor que V, são desfavoráveis paraeliminação. Para o ponto a, por exemplo, sua trajetória seria ae, o que não atingiria o fundo, quepara isso teria que percorrer a trajetória af.

As partículas elimináveis com velocidade V1 e V atendem à proporção:bc

ac V

V

1 - devido à semelhança de triângulos.

7.4.1 -TIPOS DE DECANTADORES: retangulares (os mais comuns), circulares,trapezoidais, de placas paralelas; estes dois últimos são mais modernos e de menoresdimensões.


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Fig. 7.17Corte longitudinal de um decantador convencional

7.4.2 - MECANISMO DA DECANTAÇÃO - uma partícula está submetida aduas forças:

horizontal - devido ao movimento da água no decantador;vertical - devido à ação da gravidade.

Como existem espaços mortos, curto - circuitos, etc; o período de escoamento é sempreinferior ao teórico.

7.4.3 - ZONAS DO DECANTADOR

- Zona de turbilhonamento - é a parte de entrada da água onde as partículas estão emturbilhonamento.

- Zona de decantação - é a zona onde não há agitação e as partículas avançam e descemlentamente, caminhando para a zona de repouso.

- Zona de ascenção - é a zona onde os flocos que não alcançaram a zona de repousoseguem o movimento ascensional da água e aumentam a velocidade tornando - se máxima napassagem pelo vertedor.

- Zona de repouso - é onde se acumula o lodo. Nesta zona não há influência da corrente deágua do decantador, a não ser que haja inversão das camadas de água pela brusca mudança detemperatura; fermentação do lodo, etc.

7.4.4 - LAVAGEM DO DECANTADOR - o lodo que se acumula na zona derepouso, quando atinge outras zonas, começa a corrente de água ascendente arrastar os flocosindicando com isso que o decantador deve ser lavado. Pode acontecer que antes de atingir talsituação o lodo no interior comece a fermentar ocasionando desprendimento de gases queprovocam cheiro e gosto desagradáveis no efluente da estação. Portanto deve-se lavar umdecantador quando: a camada de lodo se torna espessa ou quando se inicia a fermentação.


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O primeiro caso só se verifica quando há grande produção de lodo. O segundo caso ocorrequando há pouco lodo e a fermentação se inicia antes do lodo atingir a altura que impede adecantação normal dos flocos. O inicio da fermentação é notado através do aparecimento depequenas bolhas de gás na zona de turbilhonamento.

Além da produção de gosto e odor desagradáveis na água efluente, haverá levantamento

de grandes placas de lodo na zona de decantação (jacaré).

7.4.5 - DECANTADORES CONVENCIONAIS

Condições para funcionamento normal:

- Tempo de detenção = 2 à 4 horas;- Velocidade da água = em torno de 0,5 cm/s;- Taxa de escoamento = 5 à 80 m3 /m2 dia em função do tipo de partícula a remover;- Profundidade = 3,6 à 6,0 m para decantadores de escoamento horizontal;- Relação comprimento(L) Largura(B) = L=2,5 B (para melhor funcionamento o

comprimento deve ser longo para evitar correntes transversais);- Dispositivo de entrada = normalmente utiliza-se cortina para que o fluxo horizontal sejao mais uniforme possível. Veja figura 7.18 a seguir,

Fig. 7.18

- Dispositivo de saída = é comum usar canaletas ou vertedores no extremo de jusante dosdecantadores, principalmente nos retangulares. Veja um exemplo na figura 7.19 a seguir,

Fig. 7.19


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- A vazão por metro linear no vertedor da canaleta recomenda-se na faixa de 2 à 7 l/s.

7.4.6 - DECANTADORES DE MÓDULOS TUBULARES OU DE PLACASPARALELAS

São decantadores de taxa acelerada, consequentemente de tempo de detenção reduzido.

As taxas em função da área coberta pelos módulos estão compreendidas entre 180 e 240 m3

/m2

dia. Isto corresponde a cerca de 5 vezes as taxas adotadas em decantadores convencionais.

7.4.7 - MÓDULOS TUBULARES BRASILEIROS

O módulo formado por duto de PVC de 4,9 x 8,8 cm, com paredes em torno de 1mm deespessura, pesa cerca de 28 kg por m2.

A cor preta adotada foi pelo fato de ser mais desfavorável ao desenvolvimento demicroorganismos.

O ângulo de inclinação dos tubos deve ser mantido entre 55 e 60 0 .Os comprimentos dos tubos adotados, devem ser na faixa de 0,60 a 1,20m, em módulos

com alturas de 0,53 a 1,06m.Tratando-se de placas a inclinação adotada é a mesma (600) e o espaçamento entre elasvaria de 5 a 6 cm, com comprimento obedecendo o mesmo critério adotado para os módulos.

Veja figura:

Fig. 7.20

7.5 - FILTRAÇÃO

A filtração da água consiste em fazê-la passar através de substâncias porosas capazes dereter ou remover algumas de suas impurezas. Como meio poroso, emprega-se em geral a areiasustentada por camadas de seixos, sob as quais existe um sistema de drenos.


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7.5.3 - ESPECIFICAÇÕES DOS MATERIAIS FILTRANTES

7.5.3.1 - FILTRO LENTO:

- camada suporte (seixo rolado - quartzo);- composição granulométrica de baixo para cima.

DIÂMETRO (mm) ESPESSURA DAS CAMADAS

63,50 à 31,70 15 cm31,70 à 19,10 10 cm19,10 à 12,70 9 cm12,70 à 6,35 8 cm6,35 à 2,00 8 cm

Total 50 cm

CAMADA DE AREIA


Espessura da camada 1,00 mDiâmetro Efetivo, Def 0,30 mmCoeficiente de Desuniformidade, Ddu 2,50Diâmetro de maior grão 1,41 mm

Diâmetro de menor grão 0,149 mmD10 0,30 mmD60 0,75 mm

7.5.3.2 - FILTRO RÁPIDO DE GRAVIDADE

AREIA SELECIONADA

Diâmetro Efetivo, Def 0,50 mmCoeficiente de Desuniformidade, Ddu 1,45

Diâmetro de maior grão 1,68 mmDiâmetro de menor grão 0,42 mm


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CAMADAS DE PEDREGULHO(SUB-CAMADAS)

DIÂMETRO (mm) ESPESSURA

1” - 2” 23 cm1/2” - 1” 10 cm1/4” - 1/2” 10 cm1/8” - 1/4” 10 cm

Total 53 cm

7.5.3.3 - FILTRO DE FLUXO ASCENDENTE

CAMADA DE AREIA


Espessura da camada 1,80 mDiâmetro Efetivo, Def 0,75 mmCoeficiente de Desuniformidade, Ddu 1,60Diâmetro de maior grão 1,680 mmDiâmetro de menor grão 0,590 mmD10 0,75 mmD60 1,20 mm

Camada Suporte (Seixo Rolado)Composição Granulométrica de baixo para cima

DIÂMETRO (mm) ESPESSURA DAS SUBCAMADAS

63,50 à 31,70 15 cm31,70 à 19,10 10 cm19,10 à 12,70 9 cm12,70 à 6,35 8 cm6,35 à 2,00 8 cm

Total 50 cm

7.5.4 - CONDIÇÕES ESPECIFICAS DE AREIA PARA LEITOFILTRANTE- A solubilidade em ácido não deve exceder de 5% e a perda ao fogo ser menor que 0,7%.- O tamanho efetivo e o coeficiente de uniformidade devem atender aos valores

especificados pelo comprador.


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7.5.5 - OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO DOS DIVERSOS TIPOS DEFILTROS

7.5.5.1 - FILTRO RÁPIDO DE GRAVIDADE CONVENCIONALFuncionamento:

A água procedente do decantador, alimenta o filtro, através de canal ou tubulações,

armazenando-se no reservatório, conforme ilustra esquema a seguir.Durante a filtração a água vai se processando a velocidade constante, por intermédio deum controlador de vazão, consequentemente a areia vai se colmatando aos poucos, emdecorrência da detenção das partículas em suspensão (flocos), carreadas para o filtro. Ao mesmotempo a perda de carga vai aumentando até atingir um valor limite o qual não deve serultrapassado.

Esquema de um filtro rápido convencional Fig. 7.21

Limpeza:Quando a perda de carga atinge o limite, geralmente em torno de 2,5 m.c.a, recomenda-se

a lavagem através da inversão de corrente. Para isto, fecha-se os registros de entrada e saída, apóso nível da água ficar a uns 10 cm acima do leito filtrante e em seguida abre-se o registro 3(esgoto) e logo após, de forma gradativa, o de no 4 que recebe água do reservatório de lavagem.Essa abertura deve ser lenta e gradual para expulsão do ar sem danificar o sistema de drenagemdo filtro.


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A vazão de lavagem é cerca de 8 vezes maior que a de filtração. A água quando começacair na canaleta apresenta-se bastante turva, e após 5 a 7 minutos começa-se a clarear indicandoque a areia está limpa, oportunidade em que são fechados os registros 3 e 4 e abertos os de no 1 e5, sendo que este último só quando a água atingir o nível de filtração (N.A. máx). O registro 5 sódeverá ficar aberto o tempo suficiente para expurgar a primeira parcela d’água filtrada, tempo

esse de alguns minuto, em seguida é fechado e aberto o no

2 para reiniciar a filtração.O controlador de vazão, devido a problema de custo e de ordem operacional está havendouma forte tendência de substituição dos filtros com esse dispositivo por unidades de filtração comtaxa declinante.

7.5.5.2 - FILTROS DE PRESSÃO

Os filtros de pressão tem muita coisa em comum em relação aos filtros de gravidade.Diferem apenas por serem fechados, confeccionados em metal, de forma cilíndrica, e operaremsob pressão. Sua pressão varia de 10 à 50m e a perda de carga máxima é da ordem de 7 metros.

Figura de um filtro de pressão Fig. 7.22

Quanto aos princípios de funcionamento e lavagem são análogos aos dos filtros rápidosconvencionais.

7.5.5.3 - FILTRAÇÃO RÁPIDA COM TAXA DECLINANTEOs filtros que compõem uma bateria, o nível d’água é o mesmo em um determinadoinstante, embora variando entre um máximo e um mínimo, sendo esse máximo garantido pelonível d’água da saída do decantador e o mínimo pela soleira do vertedor situado no reservatório

de água filtrada.


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Característica do SistemaNesse tipo de sistema, caracteriza-se por existir um conduto comum de água decantada

não existindo controlador de vazão na entrada de cada filtro. Esse conduto ou canal deverá ser desecção suficientemente grande para servir aos filtros com suas vazões variáveis e com pequena

perda de carga.O vertedor situado no interior do reservatório de água filtrada, destina-se principalmente aimpedir a ocorrência de carga negativa no leito de areia.

O funcionamento de um filtro, após a lavagem, caracteriza-se por apresentar seu nível naposição mais baixa, por sinal no mesmo dos demais.

Nesse momento a maior taxa de filtração, na bateria, ocorre exatamente nesse mesmofiltro e a menor no próximo a ser lavado.

Filtração com taxa declinanteFig. 7.23

7.5.5.4 - FILTRAÇÃO COM LEITO DUPLOA areia usada em filtro rápido tem granulometria com tamanho efetivo entre 0,45 à

0,55mm e coeficiente de uniformidade de 1,3 à 1,7 de onde se conclui que seus grãos são detamanhos diferentes.

Na lavagem, após a expansão da areia, há uma tendência das partículas menores ficaremem cima, devido a problema de peso.

Devido a isto, na filtração, apenas os primeiros centímetros da areia retém as impurezas(flocos). Caso fosse o inverso, apenas as impurezas diminutas ficariam retidas na areia fina,


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camadas inferiores, o que sem dúvida traria uma ação mais efetiva em toda sua espessura e nãoapenas nas primeiras camadas.

A conclusão que se chega a essa hipótese é que a perda de carga seria menor, após umperíodo de filtração de determinada quantidade de água, aumentando dessa forma a taxa defiltração e o período de funcionamento do filtro entre duas lavagens consecutivas.

Devido com a areia não ser possível essa hipótese, lança-se mão de outro material

complementar, de grãos maiores, porém de menor densidade, o que possibilita manter-se sobre aareia após a lavagem do filtro.O material geralmente empregado com esse fim é o antracito de densidade 1.5 e tamanho

efetivo de 1 à 1,4mm o que para a areia respectivamente seria 2,65 e 0,45 à 0,55mm.

7.5.5.5 - FILTRAÇÃO ASCENDENTE (FILTRO RUSSO)Para evitar a expansão da areia na própria filtração, recomenda-se taxa de 120 m 3 /m2 /dia,

tolerando-se o valor máximo de 146 m3 /m2 /dia, isto considerando tamanho efetivo de 0,55 à0,65mm e coeficiente de uniformidade de 2,5.


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Para a vazão de lavagem recomenda-se taxa da ordem 1.100 m3 /m2 /dia à 1.300 m3 /m2 /dia.A operação de lavagem assemelha-se a recomendada para filtros de gravidade convencionais comrestrição apenas que antes de iniciar a lavagem propriamente dita, lança-se para o esgoto todaágua armazenada no filtro acima da camada filtrante. Isto para que os flocos retidos no interior,das camadas sejam arrastados para os esgotos.

Filtro upflow, filtro russo ou clarificador de contatoFig. 7.24

7.5.5.6 - FILTRAÇÃO LENTAÉ usada para remoção de teores pouco elevados de cor e turbidez (cor + turbidez 50

mg/L) sem auxilio de coagulação. Geralmente são aplicados em pequenas comunidades. Temforma retangular em grande parte e, devido baixa taxa de filtração, são relativamente grandes.Durante a filtração a taxa é normalmente mantida constante. Usualmente, tanto a

tubulação influente quanto a efluente são equipadas com válvulas automáticas ou manuais parafazer com que as taxas de filtração permaneçam constantes.


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Filtro de areia, diagrama da seção - Fig. 7.25

A figura 7.25 mostra um diagrama da seção transversal de um filtro, ilustrando a suaoperação. Admita-se que o filtro tenha sido limpo, preenchido com água e esteja pronto paraentrar em operação, com a válvula da tubulação efluente fechada. Se um tubo piezométrico forcolocado nessa linha, antes da válvula, o nível de água neste tubo estará exatamente ao mesmonível da água acima da areia como indicada pelo ponto A no diagrama.

Operação do Filtro Lento: após carregar o filtro, abre-se o influente e a descarga.A água no inicio da operação não é de boa qualidade e deve ser desprezada até que na

descarga apresente-se com a qualidade desejada.

Amadurecimento do Filtro: a medida que o filtro funciona pela descarga, a areia vai retendo omaterial mais grosso em suspensão: algas, protozoários, etc, que vai formando sobre ela umacamada de lodo (camada biológica).

A medida que ela se forma, por ser gelatinosa vai absorvendo partículas menores(colóides, emulsóides, etc) e melhorando a qualidade da água. Só quando a água está em boascondições pelo tratamento, fecha-se a descarga e abre-se o efluente enviando a água para oreservatório de distribuição, depois de clorada e corrigido o pH. A operação de amadurecimentopode levar de 2 à 3 semanas e o filtro assim operado pode fornecer água de boa qualidade por 2 à3 semanas.

Perda de Carga: continuando a filtração, a camada de lodo vai aumentando e oferecendo maior

resistência à passagem da água (perda de carga) e o filtro vai perdendo vazão. Quando a perda decarga atingir de 0,90 à 1,50m (limite comum 1,20) o filtro deve ser lavado, pois já não oferecevazão econômica.

Lavagem do Filtro Lento: ao atingir o limite de perda de carga, fecha-se o influente e deixa-se quea água seja drenada através do filtro. Ao atingir a superfície da areia, fecha-se o efluente. Expostaao sol, a camada de lodo se contrai formando placas que podem ser facilmente removidas; ouretira-se uma camada(enquanto úmida) de 1 à 2cm de areia com lodo de toda a superfície


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filtrante. O filtro pode ser limpo diversas vezes antes da reposição de qualquer areia retirada;entretanto, recomenda-se que a profundidade de areia no filtro nunca deve ser menor do que 60 à75 cm, uma vez atingida essa profundidade, toda areia removida, em diversas limpezas, deve serlavada e estocada para posterior recolocação.

7.6 - DESINFECÇÃO

A desinfecção deve ser em caráter corretivo ou preventivo.Conceito: consiste na destruição de organismos causadores de doenças e de outros de origemfecal, mas não necessariamente a destruição completa de formas vivas. Este último casodesignaremos por esterilização.

7.6.1 - DESINFETANTES MAIS EMPREGADOS a) A base de cloro

- cloro líquido ou gasoso (Cl2) - 99,9% de cloro disponível;- Hipoclorito de cálcio (Ca(OCl)2 - 65% de cloro disponível;- Hipoclorito de Sódio (Na OCl) - 10% de cloro disponível;- Água Sanitária - 2,5% de cloro disponível;

- Cal Clorada (CaOCl2) - 30% de cloro disponível.Vantagens do Cloro - deixa resíduo.- preço baixo.

Desvantagens do Cloro - não é tão eficiente.- não pode aplicar superdosagens.

b) Ozônio: produzido no local de aplicação.Além de desinfetante é usado como redutor de odor, gosto, ferro e manganês.Vantagens - ação bacterecida 30 à 300 vezes mais rápido que o cloro para o mesmo tempo

de contato.- não há perigo de superdosagens.

Desvantagens - não tem ação residual.- muito gasto com energia.

c) Desinfecção pelo calor

Vantagens - facilidade Desvantagens - alto custo- eficiente - não tem ação

residual

d) Desinfecção por Irradiações - é efetuada por luz ultravioleta, através de lâmpada de vapor demercúrio com bulbo de quartzo.

Vantagens: - não altera gosto e odor;- período de contato pequeno;- dosagens alta não é prejudicial.

Desvantagens: - não tem ação residual;- esporos, cistos e vírus são resistentes;- custos elevados.


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Reações do Cloro com a Água

Cl2 + H2OHOCl + H+ + Cl-

- para pH baixo a reação se desloca para a esquerda.

- para pH acima de 4, desloca-se para a direita.

O Ácido Hipocloroso é fraco e pouco dissociado em pH abaixo de 6.

HOClH+ + OCl-

[ H+ ] [OCl-] = 2,7 x 10-8 [ HOCl]

Fig. 7.26

O cloro na forma de ácido hipocloroso e de íon hipoclorito é definido como cloro residuallivre.

Reações dos Hipocloritos com a Água

Ca(OCl)2 + H2O Ca++ + 2OCl- + H2O

NaOCl + H2O Na+ + OCl- + H2O

Cloro Combinado - O cloro com a amônia reage e forma compostos denominadoscloraminas.

NH4+ + HOCl NH2Cl + H

+ + H2ONH2Cl + HOCl NHCl2 + H2ONHCl2 + HOCl NCl3 + H2O


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Fig. 7.27

O ponto máximo é atingido quando toda a amônia se combinou com o cloro.

Reações após o máximo da curva:2NH2Cl + HOCl N2 + 3HCl + H2OQuando só há dicloraminas esta se decompõe2NHCl2 N2 + 2HCl + Cl2

Esquema das Reações

Fig. 7.28

A Ação do Cloro Depende:

a) da sua concentração;b) da forma como se apresenta: cloro livre ou cloro combinado;c) do tempo de contato;

d) da temperatura;e) do pH já que influi na dissociação do ácido hipocloroso;f) do tipo de microrganismos a ser destruído;h) da turbidez;i) do grau de mistura.

7.7 - REMOÇÃO DE DUREZA


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A dureza é causada pelos sais de cálcio e magnésio presentes na água. Os processos maisempregados para remoção são: cal soda, resina e eletrodiálise.

7.7.1 - PROCESSO CAL SODA - consiste na remoção total ou parcial de Ca ouMg nela presentes, quase sempre nas formas de bicarbonatos, sulfatos e cloretos. O processo podeser através de :

- cal soda a frio: para dureza > 150, reduz para 15 à 30 p.p.m.- cal soda a quente: com fosfato trissódico, para dureza > 150, reduz para 5 à 15 p.p.m.Reações

a) Ca (HCO3)2 + Ca (OH)2 2 Ca CO3+ 2 H2Ob) Mg (HCO3)2 + 2 Ca(OH)2 Mg (OH)2 + 2Ca CO3+ 2 H2Oc) Mg CO3 + Ca(OH)2 Mg (OH)2 + Ca CO3 d) Mg SO4 + Ca(OH)2 Mg (OH)2 + Ca SO4 e) Ca SO4 + Na2 CO3 Ca CO3 + Na2 SO4 f) CO2 + Ca (OH)2 Ca CO3 + H2O

7.7.2 - ABRANDAMENTO POR TROCA IÔNICA a) Abrandamento por troca de Cations (Resina)

Quando a resina é da forma hidrogeniônica (fracamente ácida) o processo é análogo,sendo que a regeneração é com ácido clorídrico ou sulfúrico.

Fig. 7.29

EXEMPLO DE REAÇÕES:


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No abrandamento:Ca SO4 + R-2Na

+ R-Ca + Na2 SO4

Na lavagem:R-Ca + 2NaCl R-2Na + CaCl2

b) Por desmineralização de águas Conceito: É o processo de remoção praticamente total dos íons em uma água, através de resinascatiônicas e aniônicas. Como a desmineralização da água consiste na remoção dos íons nelapresentes, o processo é também chamado de deionização.

Esquema

Fig. 7.30 Reações

a) com as resinas catiônicasCa (HCO3)2 + RH2 RCa + 2 H2CO3 Ca SO4 + RH2 RCa + H2 SO4 Mg SO4 + RH2 RMg + H2 SO4

b) com as resinas aniônicas

H2 CO3 + R(OH)2 RCO3 + 2 H2OH2 SO4 + R(OH)2 RSO4 + 2 H2O2 HCl + R(OH)2 RCl 2 + 2 H2O

7.7.3 - ELETRODIÁLISE:É um tratamento que consiste na remoção dos íons presentes na água, provenientes dos

sais minerais dissolvidos, através da influência do campo elétrico, formado entre dois eletrodos,entre os quais são colocadas paralelas e alternadamente membranas catiônicas e aniônicas,confeccionadas especialmente a base de pergaminho ou matéria plástica com porosidade quepermite a passagem dos catiôns e ânions ou mesmo a retenção, conforme o caso. Em razão disto,em certos compartimentos obtém-se água doce e em outros, água mais salgada (salmoura).


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Considerando que a quantidade de eletricidade gasta no processo é em função do teor desal na água, conclui-se que tal processo é mais econômico para águas salobras que para água domar.

Planta esquemática da eletrodiálise para dessalinização da águaFig. 7.31

7.8 - CONTROLE DE GOSTOS E ODORES

7.8.1 - CAUSAS DE GOSTOS E ODORES

- certos minerais causam gosto;- gostos e odores são causados pela morte e apodrecimento de plantas do tipo algas;- outros causadores de gosto e odores são compostos de clorofenóis;- outras causas despejos de indústrias, matéria orgânica dissolvida e gases;- minerais tais como Fe, SO4, Mg, Na2 SO4, NaCl e Cloro excessivo.

7.8.2 - TRATAMENTO PREVENTIVO COM SULFATO DE COBRE

Tem por finalidade evitar o crescimento de algas. Se as algas já estão bastante crescidaspoderá causar contratempos com a morte das mesmas, uma vez que elas apodrecem.

7.8.3 - TRATAMENTO COM AMÔNIA E CLOROEsta combinação é também um agente eficiente para a remoção de gostos e odores.

7.8.4 - TRATAMENTO COM CARVÃO ATIVADO


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A ação adsorvente do carvão, seguida da sedimentação e filtração, produz completaremoção das substâncias causadores de gostos.

Pode ser aplicado antes ou depois da coagulação e antes da filtração.Quantidade - 0,12 à 60 p.p.m.

Outros Tratamentos- Remoção de gostos pela Aeração;

- Pré-cloração;- Permanganato de potásio - dosagens 0,2 à 0,5 p.p.m;Obs: coloração rósea no filtrado indica, excesso de permanganato.

7.9 - CONTROLE DE CORROSÃO

7.9.1 - CAUSAS DA CORROSÃO NOS ENCANAMENTOSA água tem tendência de dissolver o ferro e outros materiais. Esta tendência é fraca para

algumas águas e forte para outras.- Proteção - revestimento conveniente ou depósito de carbonato ou óxido de ferro formado

pela ação química da água.

- Agressividade da água - depende de dois fatores: relação entre o pH e alcalinidade e arelação entre gás carbônico livre e alcalinidade.

a) Relação entre os valores do pH e da Alcalinidade


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Fig. 7.32

b) Relação entre a quantidade de gás carbônico livre e a alcalinidade

Fig. 7.33

Ensaio de Mármore para o equilíbrio do Carbonato

- Coloca-se numa garrafa de boca larga água filtrada e juntam-se pedaços de carbonato de

cálcio puro (mármore ou de calcita).


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7.10 - FLUORETAÇÃO

7.10.1 - HISTÓRICO - onde há 1,0 mg/L de F- em água natural há menosincidência de cárie que nos lugares onde não existe.

- Significado sanitário - É amplamente conhecido que o F - têm efeito benéfíco naprevenção da cárie dentária. Entretanto em concentrações elevadas pode causar fluorose, ou seja,

uma deposição escura marron - roxo nos dentes e também nos ossos.

7.10.2 - DOSAGENS ÚLTIMAS DE FLÚOR

Temperatura Média Anual das MáximasDiárias

Concentração tima de Flúor em mg/L

10,0-12,1 1,212,2-14,6 1,114,7-17,7 1,017,8-21,4 0,9

21,5-26,3 0,826,4-32,5 0,732,6-37,5 0,6

Obs: Segundo a OMS recomenda-se um limite máximo de 1,5 mg/L

7.10.3 - FONTES DE FLÚOR Sólidos - Fluoreto de sódio (NaF) : Solub-4%, Pureza-98%, Teor em F- 43%

- Fluorsilicato de Sódio (Na2SiF6) - Solub-0,4%, Pureza-98%, Riqueza em F- 60%

- Fluorsilicato de Amônia (NH4)2 SiF6

Líquido - Ácido Fluorídrico (HF)- Ácido Fluorsílicico (H2SiF6)

7.10.4 - APLICAÇÃO: NA FLUORETAÇÃO DAS ÁGUAS DEABASTECIMENTO PÚBLICO PERFEITAMENTE POTÁVEIS.

7.11 - REMOÇÃO DE FERRO E MANGANÊSO ferro e o manganês podem ser removidos pela aeração, pelo coágulo - sedimentação,

pelos processos de remoção de dureza e até através do uso de peróxido de hidrogênio.

7.11.1 - PELA AERAÇÃO - certos compostos inorgânicos de ferro e manganês,

uma vez oxidados, transformam-se em hidróxido insolúveis que são eliminados através dedecantação e filtração. Isto acontece mais em águas limpas procedentes de poços.

7.11.2 - PELO COÁGULO - SEDIMENTAÇÃO - remove-se principalmente omanganês, desde que se use cal para elevar o pH da água e, em segunda, um sal de ferroempregado como coagulante.


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7.11.3 - PELO USO DA CAL - a cal destinada a remoção de dureza, temcondições também de eliminar o ferro e o manganês.

7.11.4 - PELO PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO - técnicos da SANASA -Campinas - SP, efetuaram testes com peróxido de hidrogênio, para remoção de ferro e manganês,e obtiveram resultados excelentes, dosando-o com concentração na faixa de 0,25 à 0,35 p.p.m,

inclusive reduzindo o custo em 50% com relação ao processo empregado com permanganato depotássio. A escolha do processo é em função da forma como as impurezas do ferro se apresentam.Por exemplo, se o ferro se apresentar associado a matéria orgânica, as águas não dispensam otratamento quimico, ou seja coagulação, floculação, decantação e filtração.

7.12 - TRATAMENTO ATRAVÉS DE OSMOSE REVERSA

7.12.1 - DESCRIÇÃO DO PROCESSOPara que possamos entender melhor o processo de osmose reversa, lembremos o

fenômeno de osmose natural:O fenômeno de osmose natural ocorre da seguinte forma: colocando-se soluções de

concentrações diferentes separadas por uma membrana semi - permeável, a água da soluçãodiluída fluirá naturalmente através da membrana, para a solução mais concentrada até atingir oequilíbrio osmótico.

Quando isso ocorre, o nível líquido da solução mais concentrada fica acima do nívelcorrespondente a coluna da solução mais diluída.

Esta diferença de coluna (H), denomina-se pressão osmótica.O processo de osmose reversa é obtido através de aplicação de uma pressão superior a

pressão osmótica (H), do lado da solução mais concentrada, forçando o fluxo através damembrana semi - permeável, assim permitindo-se obter solução pura do outro lado.

OSMOSE NATURAL


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FIG. 7.34

7.12.2 - PRINCIPAIS APLICAÇÕES DO SISTEMA DE OSMOSEREVERSA

- Dessalinização de água para uso humano e industrial:* Dessalinização de água salobra;* Dessalinização de água do mar.

- Tratamento de água para uso industrial:* Água desmineralizada para alimentação de caldeiras;

* Água desmineralizada ultra pura para lavagem de micro circuitos na indústriaeletrônica

* Tratamento de efluentes industriais;* Recuperação de água em indústrias de bebidas.

- Tratamento para uso farmacêutico/medicina* Água para injetáveis;* Água para enxágüe final de vidros ampolas;

* Diálises;* Limpeza e lavagem de frascos.

7.12.3 - UNIDADES COMPONENTES DO SISTEMA DE OSMOSEREVERSA

- Filtro de CartuchoA água de alimentação da osmose reversa deverá obrigatoriamente passar pelo(s) filtro(s)

de cartucho(s) instalado(s) na entrada do sistema, com objetivo de remover sólidos suspensosmaiores que 5,0 m.


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- Bomba de alta pressãoApós filtro de cartucho, a água seguirá para(s) bomba(s) de alta pressão, com objetivo de

fornecer uma pressão superior a pressão osmótica (H).

- PermeadoresA água já em alta pressão segue para o(s) vasos(s) de pressão onde estão contida(s) a(s)

membrana(s) de osmose reversa. O(s) conjunto(s) vaso(s) e membrana(s) denomina(m)-sepermeador(es).Parte da solução que transpassar a(s) membrana(s), tem alta qualidade de pureza, sendo

esta denominada de produto ou permeado.A parte da solução que não transpassar a(s) membrana(s) de concentração superior é

denominada de rejeito.

FLUXO TÍPICO DE OSMOSE REVERSA

Fig. 7.35 PI = MANÔMETROFI = ROTÂMETROCI = CONDUTIVÍMETROPS = PRESSOSTATO DE PROTEÇÃO DA BOMBA

7.12.4 - CONTROLE DO SISTEMA DE OSMOSE REVERSAPara o controle da operação do sistema de osmose reversa utiliza-se os seguintes

instrumentos:- Rotâmetros de medição de vazão do rejeito e permeado;- Condutivímetro para controle de água produzida;- Manômetros de medição de pressão;- Pressostato de baixa pressão para proteção da bomba de alta pressão.

Observação - Caso o filtro cartucho esteja acentuadamente colmatado, impedindo a passagem daágua de alimentação, o pressostato desliga a bomba interrompendo assim o funcionamento.

7.12.5 - MANUTENÇÃO DO SISTEMA DE OSMOSE REVERSA

- Limpeza QuímicaApós algum tempo de uso ocorre uma deposição de sais na superfície da membrana de

osmose reversa. Proporcional a concentração de sais minerais dissolvidos na água.


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Esta incrustação provoca uma queda gradativa na vazão produzida pelo sistema eaumento gradativo da pressão de operação.

Estes sinais indicam a necessidade de limpeza química nas membrana, que ocorre emmédia a cada 03 meses de operação.

Para a remoção das incrustações na superfície da membrana, a limpeza química érealizada utilizando-se produtos ácidos ou alcalinos dependendo do tipo de incrustração ocorrida.

7.12.6 - ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO DO SISTEMA DE OSMOSEREVERSA

A qualidade da água bruta à ser tratada no sistema de osmose reversa, é um fatorimportante para uma operação bem sucedida do processo.

A água de alimentação do sistema de osmose reversa deverá obedecer os seguintesparâmetros de qualidade:

- Temperatura não superior à 50 0C;- SDI (Silt Density Index) menor que 5;- pH maior que 2,0 e menor que 11,0;- Teor de ferro menor que 0,3 ppm;

- Teor de cloro menor que 0,1 ppm;- Turbidez menor que 1,0 NTU;

Caso a água bruta não obedeça a qualidade referida, então deverá ser previsto um pré -tratamento anterior ao sistema de osmose reversa, que geralmente são:

- ETA para remover cor ou turbidez;- Filtro de areia;- Filtro de carvão;- Dosagem de anti - incrustante.

8. TIPOS DE ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUA

8.1 - ESTAÇÃO DE TRATAMENTO CONVENCIONALÉ um tipo de estação indicada para águas de superfícies que apresentam teores de cor e

turbidez elevados. As unidades componentes são: Aeração (em caso específico), Coagulação,floculação, decantação, filtração, desinfecção e correção de pH.

Fig. 8.1


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Disposição esquemática de uma Estação de Tratamento de Água(coagulação, floculação,decantação e filtração rápida)

8.2 - FILTRO LENTOTratamento recomendado para águas cuja soma de cor mais turbidez seja inferior a 50

p.p.m. Unidades componentes - Filtração e desinfecção.

Corte longitudinal de um filtro lentoFig. 8.2

8.3 - FILTRO RUSSO OU CLARIFICADOR DE CONTATOTratamento recomendado para águas de turbidez baixa ou moderada, pouco contaminada e

de baixo teor de sólidos em suspensão.Unidades componentes: Coagulação (mistura rápida), floculação, filtração e desinfecção.

Filtro RussoFig. 8.3

8.4 - ESTAÇÃO COMPACTAÉ uma estação convencional funcionando sob pressão.


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Unidades componentes: Coagulação (mistura rápida), floculação (mistura lenta),decantação, filtração e desinfecção.

A - Chegada de água bruta H - Floco - decantadorB - Saída de água tratada I - FiltrosC - Entrada de água de lavagem J - Misturador hidraúlicoD - Descarga de água de lavagem L - Tanques de reagentesE - Drenos M - Bombas dosadorasF - Escorva de ar N - RotâmetroG - Descarga de lodo O - Manômetros

ETA compactaFig. 8.4

8.5 - DESINFECÇÃO

É um tratamento recomendado para águas de poço ou fontes apenas como medida deprevenção.9. CARACTERÍSTICAS DOS PRINCIPAIS PRODUTOS QUÍMICOS EMPREGADOSNO TRATAMENTO

9.1 - SULFATO DE ALUMÍNIO

9.1.1 - ORIGEMO Sulfato de Alumínio é um sal resultante da reação do minério do alumínio (bauxita),

com o ácido sulfúrico a 600 Be.O produto é vendido no comércio nas duas formas: granulada e líquida.

9.1.2 - CONDIÇÕES ESPECÍFICAS

9.1.2.1 - GRANULOMETRIA - O sulfato de alumínio sob a formagranular, deve ter uma granulometria tal, que não haja nenhum material retido na peneira deabertura 12,7mm, e que não mais de 10% passe na peneira de abertura 4,76mm.


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9.1.2.2 - COMPOSIÇÃO QUÍMICA - O sulfato de alumínio deveapresentar as características indicadas na tabela a seguir:

CARACTERÍSTICASSULFATO DE

ALUMÍNIO

S LIDO LÍQUIDO

Resíduo insolúvel em água, máximo 10 0,1Alumínio total solúvel como Al2 O3 , mínimo 15 7,5Ferro total como Fe2 O3 2,5 1,0Acidez (Alumínio livre como Al2 O3),mínimo

0,05 0,02

O sulfato de alumínio não deve conter nenhum mineral ou substância solúvel emquantidades capazes de produzir efeito nocivo ou prejudicial à saúde pública ou a qualidade daágua.

9.1.3 - REAÇÕES QUÍMICAS DO SULFATO DE ALUMÍNIO COM A ÁGUA

a) Sua reação com a alcalinidade natural da água (quando existe), é a seguinte:

Al2 (SO4)3 18 H2O + 3 Ca (HCO3)2 3 CaSO4 + 2Al (OH)3 + 6 CO2 + 18 H2O

Peso molecular do sulfato = 666,4gPeso molecular do bicarbonato = 300gRelação do sulfato com a alcalinidade em forma de CaCO3 (Carbonato de Cálcio)

666,4 mg/L - 300 mg/Ll mg/L - x

x mg L

300 1

666 40 45

,, /

ou seja, para cada 1 mg/L de sulfato de alumínio, requer 0,45 mg/L de alcalinidade.b) Reação de Sulfato de alumínio quando a cal é adicionada:

Al2 (SO4)3 18 H2O + 3 Ca (OH)2 3 Ca SO4 + 2 Al (OH)3 + 18 H2OPeso molecular do sulfato = 666,4gPeso molecular de cal = 222gRelação do sulfato de alumínio com cal adicionada

666,4 mg/L - 222 mg/L1 mg/L - Y

Y = 0,33 mg/L, ou seja 1 mg/L de sulfato de alumínio reage com 0,33 mg/L de hidróxidode cálcio (cal hidratada).


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ESQUEMA DE DOSAGEM DE SULFATO

FIG. 9.1

9.2 - CAL

9.2.1 - INTRODUÇÃOA fabricação de cal e o seu emprego são conhecidos pelo homem há mais de 2000 anos.

Sua obtenção é efetuada através da calcinação do calcário em fornos dos tipos horizontal evertical.

Reação: CaCO3 1000 0C

1000 C0

CaO + CO2

Nome químico: óxido de cálcio (CaO)Nomes usados no comércio: cal viva e cal virgem.


9.2.2.1 - CAL VIRGEM- A granulometria da cal virgem deve ser tal que atenda as exigências dos equipamentos

de preparo e dosagem nos locais de sua utilização;- O teor mínimo de CaO disponível deve ser de 90%;- O conteúdo máximo do resíduo de extinção deve ser de 5%, quando retido na peneira de

abertura 0,6 mm;- O conteúdo máximo de CaCO3, deve ser de 5%.

9.2.2.2 - CAL HIDRATADA- A granulometria da cal hidratada deve ser tal que 5% do material, no máximo, seja retido

na peneira de abertura 0,075 mm;- O conteúdo mínimo de Ca(OH)2 deve ser de 90%;- O conteúdo máximo de material insolúvel (em HCl) deve ser de 15%;


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- O conteúdo máximo de CaCO3 deve ser de 5%.

9.2.3 - OBTENÇÃO DE CAL HIDRATADAO cal hidratada (hidróxido de cálcio) é obtida através da hidratação da cal virgem.

Reação: CaO + H2O Ca(OH)2

Apresenta-se em forma de pó seco, quando a hidratação é feita em instalações adequadaspara a produção desse tipo de material. Quando a hidratação é feita na própria estação detratamento, não há interesse na produção de cal em pó, formando-se uma pasta ou uma suspensãoconcentrada.

9.2.4 - PROPRIEDADES DA CAL

- Peso específico - 420 à 1.100 kg/m3;- Teor de óxido de cálcio deve ser superior a 68% na cal hidratada;- Solubilidade em água - 1,2 g/L.

A hidratação da cal virgem, denominada comumente de extinção, se desenvolve comliberação de grande quantidade de calor.

9.2.5 - TRANSPORTE E ARMAZENAMENTOA proteção da cal virgem durante o transporte e armazenamento contra o contato com

umidade ou com água, é fundamental para garantir sua qualidade e para evitar a ocorrência deacidentes provocados pela elevação de temperatura. Essa elevação pode atingir valores suficientespara provocar incêndio em materiais combustíveis.

A cal hidratada não exige os cuidados preconizados para a cal virgem, no que diz respeitoao contato com a água. Mas da mesma forma que a cal virgem, irrita a pele e as mucosas. Istodevido ser um material pulverulento muito fino, com baixo peso específico, produzindo, por issogrande quantidade de poeira ao ser movimentado.

9.2.6 - CÁLCULO DA DOSAGEM IDEAL DE CAL NA ÁGUA. 9.2.6.1 - DETERMINAÇÃO EM LABORATÓRIO

- Faz-se uma suspensão de cal em água na concentração de 1000 mg/L;- Suponhamos que o pH da água tratada seja igual a 5, e que se deseje elevar para 7,2, o

que implicou em adicionar 5 mL da solução de 1000 mg/L para um litro da água tratada. Comessa adição, encontrou-se a dosagem ideal de cal (5 mg/L).Exemplo: admitindo que a vazão da ETA é de 500m3 /h, e a concentração da solução é de 5%Calcular a vazão da suspensão necessária para conferir a dosagem ideal na água tratada.Solução: dados - Q = 500m3 /h (vazão da água tratada)

- C = 5% = 50.000 mg/L = 50 g/L (concentração da tina)- D = 5 mg/L = 5 g/m3 (dosagem ideal encontrada em laboratório)- q = ?

qQ D

C

hg

g L

Lh

mm

3

3500 5

5050


60/85

60

q L

min

L

seg

L

seg

L

seg

5

6

5

360

1

72

0 5

36

,

Se o dosador for do tipo caneca ou nível constante, ajusta-se a dosagem para o valorcalculado.

9.3 - CLORO

9.3.1 - ESTADO NATURALO cloro é o elemento, dentre os halogênios, o que existe em maior percentagem na natureza, ondeocorre na forma combinada de seus saís, os Cloretos.Na água do mar, por exemplo, de cada 100 gramas de resíduo sólido, contém cerca de 78g deCloreto de Sódio.

9.3.2 - PROPRIEDADES

- Peso atômico Cl - 35,457 g- Peso molecular Cl2 - 70,914 g

- Densidade relativa ao ar a 20 C - 2,5- Essa propriedade é importante, pois durante o vazamento, o Cloro sempre permanece nascamadas inferiores, portanto junto ao piso.- O Cloro seco não ataca o ferro, cobre, chumbo e outros materiais.- Quando úmido, porém, ataca quase todos.- O Cloro não é explosivo.- Solubilidade a 30C - 5,7 g/l- Reage com amoníaco formando Cloreto de Amônio ( fumaça branca ) - daí o seu emprego paralocalização de vazamento.

9.3.3 - PRINCIPAIS USOS DO CLORO

- Alvejamento de celulose, têxteis, madeira, óleos, cêras, gorduras, etc.- Esterilização de água potável, água de piscina, água residuárias domésticas ou industriais.- Fabricação de compostos orgânicos e inorgânicos, desinfectantes, germicidas, inseticidas,herbicidas, corantes e produtos intermediários, solventes desengraxantes e resinas.

9.3.4 - MOVIMENTAÇÃO, TRANSPORTE, ARMAZENAMENTO EINSTALAÇÃO- O Cloro líquido gasoso é acondicionado em cilindros de aço, sem costura, de capacidadesdiversas. A pressão do Cloro gasoso, presente na parte superior do cilindro, é a pressão de vapor

correspondente à temperatura em que o Cloro se encontra.;- A pressão no interior dos cilindros grandes e pequenos, após o enchimento, é da ordem de 4kg/cm2, com o aumento de temperatura pode-se elevar a 8 kg/cm2;- Os cilindros pequenos são usados normalmente na posição vertical;- A válvula de segurança do cilindro pequeno, dispõe de um fusível, a base de uma liga dechumbo, que se funde entre 70 e 75C, a que corresponde a uma pressão de 28,8 a 23,8atmosferas;


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- Os cilindros grandes (900 kg), dispõem de 06 válvulas que apresentam condições idênticas asreferidas para os cilindros pequenos;- Os cilindros não devem ser golpeados ou deixados cair;- Os cilindros com capacidade de até 70 kg são movimentados, a pequenas distâncias, porcarrinho de mão apropriado;- Os cilindros de capacidade iguais ou maiores que 900 kg podem ser movimentados por talhas;

- Os cilindros não devem ser movimentados pelo capacete de proteção da válvula;- Os cilindros pequenos devem ser armazenados e instalados sempre na posição vertical e emlocais cobertos e devidamente arejados;- Os cilindros grandes devem ser armazenados e instalados na posição horizontal e com ligaçãodo cloro em uma das válvulas que se encontra na posição superior.


O Cloro deve ter pureza mínima de 99,5%, em volume, quando obtido da vaporização do líquido.

10 - EQUIPAMENTOS EMPREGADOS NO TRATAMENTO DE ÁGUA

10.1 - EQUIPAMENTOS DIVERSOS 10.1.1 - EXTINTOR DE CAL

Finalidade - destina-se ao apagamento ou extinção de cal, em Estação de Tratamento de Água,onde seja previsto o uso de cal virgem.Descrição - é constituído normalmente de uma carcaça cilíndrica vertical confeccionada em chapade aço carbono com fundo do plano e cobertura superior com parte central fixa à carcaça e duastampas laterais dotadas de alças e dobradiças para cargas de cal virgem. Na parte superior fixaacha-se montado um motor redutor que movimenta dentro da carcaça um agitador lento.A alimentação da água para diluição se faz através de luva rosqueada na parte superior fixa datampa.

A saída da suspensão, protegida por crivo interno, conforme ilustra figura a seguir 10.1, é dotadade válvulas do tipo fecho rápido.


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Figura 10.1 10.1.2 - MISTURADOR PARA SOLUÇÕES OU SUSPENSÕES

Descrição - Os misturadores são equipamentos empregados para acelerar os processos dedissolução e de preparação ou manutenção de suspensão de Sulfato de

operação e manutenção de eta's (1997)

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