sistemas de tratamento de Água e esgoto

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Sistemas de Tratamento de Água e Esgoto TARSO LUÍS CAVAZZANA Engenheiro Civil, Mestre em Recursos Hídricos e Tecnologias Ambientais, MBA em Gestão Empresarial [email protected]. br

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Sistemas de Tratamento de Água e Esgoto. TARSO LUÍS CAVAZZANA Engenheiro Civil, Mestre em Recursos Hídricos e Tecnologias Ambientais, MBA em Gestão Empresarial [email protected]. Plano de ensino. CARGA HORÁRIA SEMANAL: 02 Horas/Aula. DESENVOLVIMENTO DA DISCIPLINA. - PowerPoint PPT Presentation

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Sistemas de Tratamento de Água e Esgoto

TARSO LUÍS CAVAZZANAEngenheiro Civil, Mestre em Recursos Hídricos e Tecnologias Ambientais, MBA em Gestão Empresarial

[email protected]

Plano de ensino

CARGA HORÁRIA SEMANAL: 02 Horas/Aula

DESENVOLVIMENTO DA DISCIPLINA

O curso será desenvolvido, através de exposição da matéria em sala de aula, projeção de slides e transparências, apresentação de fotos, catálogos de equipamentos e projetos reais de unidades desenvolvidas por diversas formas de consultoria

Toda esta parte poderá ser complementada com visitas ao campo e desenvolvimento de relatórios

EMENTA

Projeto de Estação de Tratamento de Água Projeto de Estação de Tratamento Esgoto Sanitário Mistura Floculação Decantação Filtração Desinfecção Fluoretação

OBJETIVOS GERAIS

Consolidar os conceitos de saneamento básico através do desenvolvimento de projetos práticos de sistemas de tratamento de água potável e esgoto sanitário.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Capacitar o aluno a elaborar projetos básicos e executivos de Estações de Tratamento de Água e de Tratamento de Esgoto Sanitário, respondendo profissionalmente pela adequação técnica do empreendimento e pelo seu desempenho funcional.

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

Dimensionamento da capacidade instalada da Estação de Tratamento de Água (ETA) e de Tratamento de Esgoto (ETE)

Projeto Básico da ETA e ETE Administração Casa de Química e Dosagens Sistema de Mistura Sistema de Floculação Sistema de Decantação Sistema de Filtração

CONTEÚDO PROGRAMÁTICO

ETA e ETE Projeto de Detalhamento

Normas de operação de sistema de tratamento d’água e esgoto sanitário

Avaliação do desempenho operacional das Estações

ESTRATÉGIA DE TRABALHO

Serão utilizados os recursos didáticos usuais tais como Quadro Negro e Giz, Retro-projetor, Projetor de Slides em aulas expositivas do Professor, visando desenvolvimento de trabalhos em grupos e individuais de projetos.

AVALIAÇÃO

NP1=0,7xP1+0,3xT1 NP2=0,7xP2+0,3xT2 P é prova e T trabalho. MF=(NP1+NP2)/2; Se MF>7, Aprovado, senão, Exame Nota mínima no Exame = 10-NF para aprovação

BIBLIOGRAFIA - Básica

Netto, José M. de Azevedo – Técnica de Abastecimento e Tratamento de Água –

Parlatore, Antonio Carlos – Misturadores e Floculadores Mecânicos - CETESB – SP, 2003

CHERNICHARO, Carlos Augusto de L. “Reatores Anaeróbios”, Editora UFMG, Minas Gerais, 2007.

BIBLIOGRAFIA - Complementar

LEME, F. “Teoria e Técnicas de Tratamento de Água”, ABES, Rio de Janeiro, 2005.

JORDÃO, E. P.; PESSOA, C. A. “Tratamento de Esgotos Domésticos”, Associação Brasileira de Engenharia Sanitária, Editora ABES, 3a edição, Rio de Janeiro, 1995.

LEME, F. P. “Teoria e Técnicas de Abastecimento de Água”, Editora ABES, 2a Edição, Rio de Janeiro, 1990.

MASCARÓ, L. “Ambiência Urbana”, Editora Luzzatto, Porto Alegre, 1990.

SPERLING, M. V. “Introdução à Qualidade das Águas e ao Tratamento de Esgotos”, Departamento de Engenharia, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 1996.

Legislação Federal – ABNT - NBRs 10.151 e 10.152 - Ruídos 10.004 a 10.007 - Classificação de resíduos 12235 - acondicionamento de resíduos classe I 11174 - acondicionamento de resíduos classe II 12.267 - Normas para Elaboração de Plano Diretor 12213 Projeto de adutora de água para abastecimento público 12216 Projeto de estação de tratamento de água para abastecimento

público 12209 Projeto de estações de tratamento de esgoto sanitário 12212 Projeto de poço para captação de água subterrânea 9649 Projeto de redes coletoras de esgoto sanitário 12214 Projeto de sistema de bombeamento de água para

abastecimento público

Legislação Federal - NBRs 12212 Projeto de poço para captação de água subterrânea 13969 Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e

disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação

5101 Iluminação pública 15.527 Água de Chuva - Aproveitamento de Coberturas em Áreas

Urbanas para Fins Não Potáveis - Requisitos 10.844 Instalações Prediais de Águas Pluviais NBR 14970 Acessibilidade Veiculos NBR 9050 Acessibilidade a Edificações Mobiliário NBR 14021 Acess. Pessoa Port. Deficiência - Trem Metropolitano NBR 14273 Acess. a Pessoa Portadora de Deficiência - Transporte

Aéreo Comercial

Normas de Qualidade ISO 9000 - Gestão da Qualidade ISO 14000 – Sistema de Gestão Ambiental OHSAS 18001 Saúde e segurança ocupacional ISO 26000 (nov/2010) – Diretrizes sobre Responsabilidade Social (SA

8000)

Legislação Federal - ANVISA CÓDIGO SANITÁRIO FEDERAL - Lei Federal nº 6.437, de

20/08/1977 - "Define as infrações sanitárias e as respectivas penalidades."

PORTARIA Nº 2.914, DE 12 DE DEZEMBRO DE 2011 - "Dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade".

Legislação Federal – MTE - NRs MTE (34) -

http://portal.mte.gov.br/legislacao/normas-regulamentadoras.htm Importante para os locais de desenvolvimento de trabalhos

públicos Observar aspectos construtivos e de acabamento (pintura) em

acordo com o tipo de utilização.

NBR 12 211 – Estudos de Concepção de Sistemas Públicos de Abastecimento de Água;

NBR 12 212 – Projeto de Poço para Captação de Água Subterrânea; NBR 12 213 – Projeto de Captação de Água de Superfície para Abastecimento

Público; NBR 12 214 – Projeto de Sistema de Bombeamento de Água para

Abastecimento Público; NBR 12 215 – Projeto de Adutora de Água para Abastecimento Público; NBR 12 216 – Projeto de Estação de Tratamento de Água para Abastecimento

Público; NBR 12 217 – Projeto de Reservatório de Distribuição de Água para

Abastecimento Público; NBR 12 218 – Projeto de Rede de Distribuição de Água para Abastecimento

Público.

Tipos de tratamento de água e de esgoto sanitário - NORMAS PARA PROJETOS DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA

NBR 8160/1999 - Sistemas prediais de esgoto sanitário – Projeto e Execução

NBR 9649/1986 - Projeto de redes coletoras de esgoto sanitário NBR 7367/1988 - Projeto e assentamento de tubulações de PVC rígido

para sistemas de esgoto sanitário NBR 9648/1986 - Estudo de concepção de sistemas de esgoto sanitário NBR 9814/1987 - Execução de rede coletora de esgoto sanitário NBR 12207/89 - Projeto de interceptores para esgoto sanitário

Tipos de tratamento de água e de esgoto sanitário - NORMAS PARA ESGOTOS

NBR 12208/1987- Projeto de estações elevatórias de esgoto sanitário

NBR 12266/1992 - Projeto e execução de valas para assentamento de tubulação de água, esgoto ou drenagem urbana

NBR 5645/1989 - Tubo cerâmico para Canalizações NBR 8890/2003 - Tubo de concreto armado, de seção

circular para esgoto sanitário NBR 10845/1988 - Tubo de poliéster reforçado com fibras

de vidro, com junta elástica, para esgoto sanitário

Tipos de tratamento de água e de esgoto sanitário - NORMAS PARA ESGOTOS

Fases do sistema de Abastecimento da captação à distribuição:

Projetos básicos - ETA

TOMADA D´ÁGUA - REPRESAS

TOMADA D´ÁGUA – VARIAÇÃO DE NÍVEL

TOMADA D´ÁGUA – EXEMPLOS

DESARENADOR – AREIA – EXEMPLOS

PLANTA-CAPTAÇÃO/CX AREIA/ELEVATÓRIA

PLANTA-CAPTAÇÃO/CX AREIA/ELEVATÓRIA

Cálculo de caixa de areia para Q=20m3/s, Taxa=40m3/m2/dia, partícula 1m/s, concentração volumétrica, L=1,5C.

Caixa deve ter volume para ao menos 1 dia nas piores condições.

PLANTA-CAPTAÇÃO/CX AREIA/ELEVATÓRIA-09/08/12

SENDO K1=1,2 E K2=1,5, q=200L/HAB/DIA, CALCULAR A QUANTIDADE DE PESSOAS ABASTECIDAS COM 20M3/S DO EXERCÍCIO ANTERIOR.

RECORDANDO DEMANDA

Caixa deve ter volume para ao menos 1 dia nas piores condições. Remover no mínimo 0,20mm. Massa da areia 2,65g/cm 3 .

, L aqui é comprimento, h altura, Q vazão, b a

largura, Vs a velocidade de sedimentação.

PLANTA-CAPTAÇÃO/CX AREIA/ELEVATÓRIA

L5,1Lreal

Tab.07 - Velocidade de sedimentação da areia Tamanho da

partícula (mm) 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.15 0.1

Veloc. de sedimentação

(mm/s) 100 83 63 53 42 32 21 15 8

ss VbQ

LVhb

QhL

Segundo a NB - 589/79 as grades grossas terão um espaçamento entre barras de 5.0 a 10.0 cm, e as grades finas de 2.0 a 4.0 cm. As barras deverão ser de barra de aço chato, e ter as seguintes dimensões:

PLANTA-CAPTAÇÃO/CX AREIA/ELEVATÓRIA

Grossas

t x c 10 x 50 mm 10 x 60 mm 13 x 40 mm 13 x 50 mm

Finas

t x c 4 x 50 mm 8 x 40 mm

10 x 40 mm

As grades são dimensionadas, de modo que se obtenha uma seção de escoamento com velocidade adequada. A NB 589/79 recomenda não superior a 0.60m/s, quando limpas - na prática, utiliza-se até 0.75m/s.

Recomenda-se que as velocidades da água entre as barras limpas, varie entre 0.40 e 0.75 m/s, tanto para as vazões mínimas, médias e máximas.

Estabelecida a velocidade da água, através das barras, calcula-se a área útil Au, ou seja, a área livre entre as barras. Adotando “a” como espaçamento entre barras e t espessura, calcula se S, área total. A eficiência E e a perda de carga h também podem ser calculadas. V é a velocidade no canal e v a velocidade de aproximação nas grades.

Segundo a NB 598/79 a velocidade de aproximação não poderá ser superior a 0.60 m/s. E a experiência recomenda que esta nunca seja inferior a 0.30 m/s.

PLANTA-CAPTAÇÃO/CX AREIA/ELEVATÓRIA

QAu

ataAS u

taa

E

22 Vg243.1h

Segundo a NB - 589/79 as grades grossas terão um espaçamento entre barras de 5.0 a 10.0 cm, e as grades finas de 2.0 a 4.0 cm. As barras deverão ser de barra de aço chato, e ter as seguintes dimensões:

PLANTA-CAPTAÇÃO/CX AREIA/ELEVATÓRIA

CAPTAÇÃO - REPRESAS

CAPTAÇÃO – ÁGUAS SUBTERRÂNEAS

CAPTAÇÃO – ÁGUAS SUBTERRÂNEAS

CAPTAÇÃO – ÁGUAS SUBTERRÂNEAS – CAVALETE DE SAÍDA

CAPTAÇÃO – PAINEL DE COMANDO

São dispositivos de vedação constituídas, essencialmente, de uma placa movediça, que desliza em sulcos ou canaletas verticais. Instalados na maioria dos casos em canais e nas

entradas de tubulações de grandes diâmetros

ELEVATÓRIA-Comportas

As válvulas ou registros são dispositivos que permitem regular ou interromper fluxo de água em condutos fechados. São usadas quando se pretende estabelecer vedação no meio de trecho formado por uma tubulação longa

ELEVATÓRIA-Válvulas ou Registro

São peças semelhantes às comportas e são ligadas a um segmento de tubo. ELEVATÓRIA-Adufas

Elementos principaisELEVATÓRIA

Segundo a NB 590/79, o dimensionamento das tubulações de sucção e recalque deverá ser processado segundo os parâmetros hidráulicos pré- estabelecidos e ainda observando-se, salvo justificativa, os seguintes critérios de velocidade:

ELEVATÓRIA

Tipo de material transportado Velocidade (m/s) Matéria orgânica 0.30

Suspensões finas (silte e argila) 0.30 Areia fina 0.40

CALCULAR A POTÊNCIA DA BOMBA DO EXERCÍCIO ANTERIOR PARA UM DESNÍVEL DE 50m, 300m DE TUBULAÇÃO DE PVC COM VELOCIDADE MÁXIMA 3m/s.

ELEVATÓRIA

CONCEPÇÕES TÍPICAS DE ETAs

Os principais processos normalmente adotados para o tratamento são:

AERAÇÃO: por gravidade, por aspersão, por outros processos (difusão de ar e aeração forçada), tem como objetivo a remoção de gases dissolvidos e excesso nas águas (CO2, H2S);

COAGULAÇÃO E FLOCULAÇÃO – Trata-se de um processo químico que visa aglomerar impurezas que se encontram em suspensões finas, em estado coloidal, em partículas sólidas que possam ser removidas por decantação ou filtração. As partículas agregam-se, constituindo formações gelatinosas

PRINCIPAIS PROCESSOS

inconsistentes, denominadas flocos. Os flocos iniciais são rapidamente formados e a eles aderem as

partículas. Em geral são aplicados coagulantes (sulfato de alumínio ou compostos de ferro);

DECANTAÇÃO OU SEDIMENTAÇÃO – é um processo dinâmico de separação de partículas

sólidas suspensas na água. Essas partículas, sendo mais pesadas que a água, tenderão a cair no fundo, verificando-se então a referida separação.

FILTRAÇÃO – processo que consiste em fazer a água passar por camadas porosas capazes de reter impurezas. Normalmente o material poroso

PRINCIPAIS PROCESSOS

empregado como meio filtrante é a areia ou o antracito. Em função da turbidez da água,

normalmente são aplicados filtros lentos (para águas com baixa turbidez) e filtros rápidos.

DESINFECÇÃO – A desinfecção da água para fins de abastecimento constitui medida que, em caráter corretivo ou preventivo, deve ser obrigatoriamente adotada em todos os sistemas públicos. Os produtos normalmente utilizados são o cloro e seus compostos (hipoclorito, cal clorada);

Ultrafiltração: Para remoção de poluentes iônicos e necessidade de qualidade maior que a potável.

PRINCIPAIS PROCESSOS

Esgotos Sanitários

Sistema de Esgotos Sanitários: Conjunto de elementos que têm por finalidade a

Coleta, o Transporte, o Tratamento e a Disposição Final adequada, tanto do esgoto coletado quanto do lodo gerado. O Sistema de Esgotos Sanitários (SES) abrange, portanto, a rede para coleta, as estações elevatórias e as estações de tratamento de esgotos.

CÁLCULO DOS TANQUES, ÁREAS, TAXAS DE APLICAÇÃO, PARA A ETA.

PRINCIPAIS PROCESSOS

Sistema de Esgotos Sanitários

Conjunto de elementos que viabilizam o correto encaminhamento dos esgotos até as estações de tratamento, exemplo: Caixa Coletora, Poço de Inspeção, Poço de Visita, Ramal Predial, Rede Condominial, Rede Pública, Coletor Tronco, Interceptor, Travessia, Sifão, Estação Elevatória e Linha de Recalque.

Sistema de Esgotos Sanitários - Níveis do Tratamento

Tratamento Preliminar: São retirados do esgoto os sólidos grosseiros, como lixo e areia. Utiliza processos físicos, como gradeamento, peneiramento e a sedimentação.

Tratamento Primário: Reduz parte da matéria orgânica presente nos esgotos removendo os sólidos em suspensão sedimentáveis e sólidos flutuantes. O esgoto ainda contém sólidos em suspensão, não grosseiros, que são mais pesados que a parte líquida que se sedimentam, indo para o fundo dos decantadores, formando o lodo primário bruto. Esse lodo é retirado do fundo do decantador, através de raspadores mecanizados, tubulações ou bombas.

Sistema de Esgotos Sanitários - Níveis do Tratamento

Processo Anaeróbio: Ocorre através da fermentação, na ausência ou quantidade mínima de oxigênio.

Tipos mais comuns: Sistema fossa séptica – filtro anaeróbio: Muito usado no Brasil, no meio

rural e em comunidades de pequeno porte. Os sólidos em suspensão se sedimentam no fundo da fossa séptica e formam o lodo onde ocorre a digestão anaeróbia. O líquido se encaminha para o filtro anaeróbio que possui bactérias que crescem aderidas a uma camada suporte formando a biomassa, que reduz a carga orgânica dos esgotos.

Sistema de Esgotos Sanitários - Níveis do Tratamento

Reator Anaeróbio de Manta de Lodo (UASB): A biomassa cresce dispersa no meio e não aderida como nos filtros. Esta biomassa, ao crescer, forma pequenos grânulos, que por sua vez, tendem a servir de meio suporte para outras bactérias. O fluxo do líquido é ascendente e são formados gases – metano e gás carbônico, resultantes do processo de fermentação anaeróbia.

Sistema de Esgotos Sanitários - Níveis do Tratamento

Tratamento Secundário: Remove a matéria orgânica e os sólidos em suspensão. Ocorre através de processos biológicos, utilizando reações bioquímicas, através de microorganismos – bactérias aeróbias, facultativas, protozoários e fungos.

No processo aeróbio os microorganismos presentes nos esgotos se alimentam da matéria orgânica ali também presente, convertendo-a em gás carbônico, água e material celular. Esta decomposição biológica do material orgânico requer a presença de oxigênio e outras condições ambientais adequadas como temperatura, pH, tempo de contato etc.

Sistema de Esgotos Sanitários - Níveis do Tratamento

Tipos mais comuns de tratamento secundário: Lagoas de estabilização (ou lagoas de oxidação)

e suas variantes: São lagoas construídas de forma simples, onde os esgotos entram em uma extremidade e saem na oposta. A matéria orgânica, na forma de sólidos em suspensão, fica no fundo da lagoa, formando um lodo que vai aos poucos sendo estabilizado. O processo se baseia nos princípios da respiração e da fotossíntese: As algas existentes no esgoto, na presença de luz, produzem oxigênio que é liberado através da fotossíntese. Esse oxigênio dissolvido (OD) é utilizado pelas bactérias aeróbias (respiração) para se alimentarem da matéria orgânica em suspensão e dissolvida presente no esgoto. O resultado é a produção de sais minerais – alimento das algas - e de gás carbônico (CO2).

Sistema de Esgotos Sanitários - Níveis do Tratamento

Lodos ativados e suas variantes: É composto, essencialmente, por um tanque de aeração (reator biológico), um tanque de decantação (decantador secundário) e uma bomba de recirculação do lodo. O princípio do sistema é a recirculação do lodo do fundo de uma unidade de decantação para uma de aeração. Em decorrência da recirculação contínua de lodo do decantador e da adição contínua da matéria orgânica, ocorre o aumento da biomassa de bactérias, cujo excesso é descartado periodicamente.

· Tratamento aeróbio com biofilme: Os esgotos são aplicados sobre um leito de material grosseiro, como pedras e ripas ou material plástico, e percola em direção a drenos no fundo. Este fluxo do esgoto permite o crescimento de bactérias na superfície do leito, formando uma película de microorganismos. O ar circula nos espaços vazios entre as pedras ou ripas,

Sistema de Esgotos Sanitários - Níveis do Tratamento

fornecendo oxigênio para os microorganismos decomporem a matéria orgânica.

Tratamento Terciário: Remove poluentes específicos (micronutrientes e patogênicos), além de outros poluentes não retidos nos tratamentos primário e secundário. Este tratamento é utilizado quando se deseja obter um tratamento de qualidade superior para os esgotos. Neste tratamento removem-se compostos como nitrogênio e fósforo, além da remoção completa da matéria orgânica. Ocorre através de processos por radiação ultravioleta, químicos e outros.

Sistema de Esgotos Sanitários - Níveis do Tratamento

Tratamento do lodoTodos os processos de tratamento de esgoto resultam em subprodutos:

o material gradeado, areia, escuma, lodo primário e lodo secundário, que devem ser tratados para serem lançados no meio ambiente.

O lodo estabilizado vai para disposição em aterros sanitários ou aplicando como fertilizante na agricultura, após tratamento adequado.

O lodo não estabilizado precisa ser adequado por: Adensamento, para remoção da umidade; Estabilização para remoção da matéria orgânica; Condicionamento para preparar para a desidratação; Desidratação para remover a umidade com redução do volume, em leitos de secagem, lagoas de lodo e equipamentos mecânicos; Disposição (aterros sanitários, solo etc).

Sistema de Esgotos Sanitários

Sistema de Esgotos Sanitários

A coagulação, processo pelo qual as partículas da matriz fluida são desestabilizadas, visa permitir o encontro e aglutinação dessas partículas - formação de flocos.

Eletrostática: as partículas possuem superfície carregada eletricamente-situação mais comum;

Estérica: as partículas encontram-se adsorvidas na superfície de polímeros que as fazem repelir em função da ocorrência de cargas iguais

Eletroestérica: a adsorsão específica de moléculas com grupos ionizáveis ou polieletrólitos na superfície das partículas fazem os íons provenientes da dissociação desses grupos ionizáveis somarem uma barreira eletrostática ao efeito estérico.

COAGULAÇÃO –

COAGULAÇÃO – ELETROSTÁTICA, ESTÉRICA E ELETROESTÉRICA

COAGULAÇÃO

Comportamento químico em meio aquoso dos coagulantes mais utilizados no processo de tratamento de água

Sais de alumínio (Sulfato de alumínio)Sais de Ferro (Cloreto férrico e

sulfato férrico)

COAGULAÇÃOMecanismos de desestabilização de

partículas coloidais

Compressão da Dupla CamadaAdsorção neutralizaçãoVarreduraPonte interparticularExercício – Dimensionamento de Calhas

Parshall

TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS

DE ABASTECIMENTO

Manancial Coagulação Floculação Sedimentação

FiltraçãoDesinfecçãoFluoretaçãoCorreção de pH

Água Final

Ag e

nte

o xi d

ant e

CA

P Coa

gula

nte

Al c

ali n

i zan

te

Ag e

nte

o xid

ante

Polí m

e ro

Polímero Agente oxidante

Age

nte

o xid

ante

Flúo

rAlcalinizante

COAGULAÇÃO

COAGULAÇÃO

DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO DE PARTÍCULAS EM ÁGUAS NATURAIS

1 1 mm1010-3-3 mm

Partículas Partículas coloidaiscoloidais Partículas emPartículas em

suspensãosuspensãoPartículas Partículas dissolvidasdissolvidas

TurbidezTurbidez Cor aparenteCor aparente SSTSST

Cor realCor real SDTSDT Compostos Compostos dissolvidosdissolvidos 0,45 0,45 mm

ESPECTRO DE DIÂMETROS DE PARTÍCULAS

DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO DE PARTÍCULAS EM ÁGUAS NATURAIS

1 1 mm1010-3-3 mm

Partículas Partículas coloidaiscoloidais

Partículas emPartículas emsuspensãosuspensão

Partículas Partículas dissolvidasdissolvidas

Tratamento convencional e suas Tratamento convencional e suas variantesvariantes Filtração em linhaFiltração em linha Filtração diretaFiltração direta Filtração lentaFiltração lenta

Processos de Processos de membranamembrana Osmose Osmose ReversaReversa NanofiltraçãoNanofiltração

COAGULAÇÃO SISTEMAS COLOIDAIS

Definição: Operação unitária responsável pela desestabilização das partículas coloidais em um sistema aquoso, preparando-as para a sua remoção nas etapas subseqüentes do processo de tratamento.

COAGULAÇÃO

COAGULAÇÃO

Diâmetro das partículas

Freq

üênc

ia r

elat

iva

Água bruta Água coagulada

SISTEMAS COLOIDAIS

Colóides liofóbicos: São aqueles que formam um sistema heterogêneo com o solvente (Sistema Bifásico). Desta forma, distingue-se uma fase contínua (solvente) e uma fase dispersa (colóides). Uma vez que predomina um sistema bifásico, pode-se definir uma área de interface.

SISTEMAS COLOIDAIS

Colóides liofílicos: São aqueles que formam um sistema homogêneo com o solvente (Sistema Unifásico). Desta forma, distingue-se uma única fase contínua tendo o solvente e o sistema coloidal como soluto.

ESTABILIDADE DE SISTEMAS COLOIDAIS

Quando a fase contínua é a Quando a fase contínua é a água, os sistemas coloidais são água, os sistemas coloidais são denominados hidrofóbicos e denominados hidrofóbicos e hidrofílicos.hidrofílicos.

ESTABILIDADE DE SISTEMAS COLOIDAIS

Sistemas coloidais Sistemas coloidais hidrofóbicos: São sistemas hidrofóbicos: São sistemas instáveis, pois as interações instáveis, pois as interações com o solvente são pequenas.com o solvente são pequenas.

ESTABILIDADE DE SISTEMAS COLOIDAIS

Sistemas coloidais hidrofílicos: Sistemas coloidais hidrofílicos: São sistemas estáveis, as São sistemas estáveis, as interações com o solvente são interações com o solvente são tais que previnem o sistema tais que previnem o sistema contra alterações em sua contra alterações em sua “estrutura global”.“estrutura global”.

CARACTERÍSTICAS DOS SISTEMAS COLOIDAIS

Movimento Browniano: Bombardeamento pelas moléculas de água.

Efeito Tyndall: Propriedade de dispersar a luz. A quantificação desta propriedade de um sistema coloidal é denominada nefelometria – NTU – Nefelometric Turbidity Unit.

Comportamento Elétrico: Existência de cargas negativas e positivas na superfície do colóide (Eletroforese).

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++

Partícula

CargasN-

N+

Meio Aquoso

Camada difusaCamada rígida

TEORIA DA DUPLA CAMADA

TEORIA DA DUPLA CAMADAESTABILIDADE COLOIDAL

TEORIA DA DUPLA CAMADAESTABILIDADE COLOIDAL

TEORIA DA DUPLA CAMADAESTABILIDADE COLOIDAL

ESTABILIDADE COLOIDAL

O PROCESSO DE COAGULAÇÃO

Mecanismos de desestabilização de partículas coloidais

Compressão da dupla camada Adsorção-neutralização Varredura Ponte interparticular

COAGULANTES EMPREGADOS EM ENGENHARIA AMBIENTAL

Sulfato de alumínio (sólido ou líquido) Cloreto férrico (líquido) Sulfato férrico (líquido) Cloreto de polialumínio (sólido ou

líquido) Coagulantes orgânicos catiônicos

(sólido ou líquido)

DOSAGENS DE COAGULANTE USUALMENTE EMPREGADOS NO

TRATAMENTO DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO

Sulfato de alumínio (5 mg/l a 100 mg/l)Cloreto férrico (5 mg/l a 70 mg/l)Sulfato férrico (8 mg/l a 80 mg/l)Coagulantes orgânicos catiônicos (1

mg/l a 4 mg/l)

SULFATO DE ALUMÍNIO ADQUIRIDO NA FORMA SÓLIDA

Dosagens de coagulante: (5 mg/l a 100 mg/l)

Produto adquirido na forma sólidaSacos com 25 kg e 40 kg de

capacidadePureza: 90% a 95%Massa Específica Aparente: 700 a 800

kg/m3

SULFATO DE ALUMÍNIO ADQUIRIDO NA FORMA SÓLIDA

SULFATO DE ALUMÍNIO ADQUIRIDO NA FORMA SÓLIDA

SULFATO DE ALUMÍNIO ADQUIRIDO NA FORMA LÍQUIDA

Dosagens de coagulante: (5 mg/l a 100 mg/l)

Produto adquirido na forma líquidaCaminhão tanquePureza: 50 %Massa Específica: 1.300 kg/m3

SULFATO DE ALUMÍNIO ADQUIRIDO NA FORMA LIQUIDA

SULFATO DE ALUMÍNIO ADQUIRIDO NA FORMA LIQUIDA

SULFATO FÉRRICO ADQUIRIDO NA FORMA LÍQUIDA

Dosagens de coagulante: (8 mg/l a 80 mg/l)

Produto adquirido na forma líquidaCaminhão tanquePureza: 42 %Massa Específica: 1.500 kg/m3

CLORETO FÉRRICO ADQUIRIDO NA FORMA LÍQUIDA

Dosagens de coagulante: (5 mg/l a 70 mg/l)

Produto adquirido na forma líquidaCaminhão tanquePureza: 35 %Massa Específica: 1.400 kg/m3

CLORETO E SULFATO FÉRRICO ADQUIRIDO NA FORMA LIQUIDA

CLORETO E SULFATO FÉRRICO ADQUIRIDO NA FORMA LIQUIDA

CLORETO E SULFATO FÉRRICO ADQUIRIDO NA FORMA LIQUIDA

CLORETO E SULFATO FÉRRICO ADQUIRIDO NA FORMA LIQUIDA

CLORETO E SULFATO FÉRRICO ADQUIRIDO NA FORMA LIQUIDA

O PROCESSO DE COAGULAÇÃO

Compressão da dupla camada

342 )(SOAl 24

3 .3.2 SOAl

3FeCl ClFe .33

342 )(SOFe 24

3 .3.2 SOFe

O PROCESSO DE COAGULAÇÃO

Porque a compressão da dupla camada Porque a compressão da dupla camada é incompleto no que tange à explicação é incompleto no que tange à explicação do mecanismo de desestabilização de do mecanismo de desestabilização de partículas coloidais ?partículas coloidais ?

São desprezados os efeitos entre o São desprezados os efeitos entre o coagulante e o solvente, bem como coagulante e o solvente, bem como da partícula coloidal e o solventeda partícula coloidal e o solvente

COAGULAÇÃO: REAÇÕES QUÍMICASALUMÍNIO

OHAl 23 HAlOH 2

OHAlOH 22 HAlOH 2

OHAlOH 22 HOHAlSólido3

OHOHAlSólido 23 HAlOH 4

342 )(SOAl 2

4

3 .3.2 SOAl

COAGULAÇÃO: REAÇÕES QUÍMICAS

FERRO

OHFe 23 HFeOH 2

OHFeOH 22 HFeOH 2

OHFeOH 22 HOHFeSólido3

OHOHFeSólido 23 HFeOH 4

3FeCl ClFe .33

342 )(SOFe 24

3 .3.2 SOFe

DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO FERRO E ALUMÍNIO EM MEIO AQUOSO

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Log

(Al o

u Fe

)

pH

Fe Total

Al Total