Aula 05 - Considerações projeto eta - tecnica tratamento 25.08

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Aula 05 - Considerações projeto eta - tecnica tratamento 25.08

  1. 1. Tratamento deÁgua e Efluentes 2º. Sem./2010 Eng.Ambiental
  2. 2. ProgramaI UNIDADE  Introdução – Histórico – Panorama  Caracterização das Águas e Esgotos  Princípios Químicos, Físicos e Biológicos do TA  Interpretação de Análises e Elaboração de Laudos  Considerações Projetos e Técnicas de Tratamento  Tecnologia para Tratamento de Água  Parâmetros de controle de qualidade de Água  Legislação Aplicada e Padrões 2
  3. 3. Nesta Aula Veremos ... Considerações gerais sobre o Projeto de Tratamento de Água Técnicas de Tratamento de Água Aeração e Pré-Cloração Mistura rápida e dosagem de coagulantes Estudo de Caso – Redução no Custo e Perdas do Tratamento de Água da ETA de Salinas-BA, após mudança do ponto de Captação.
  4. 4. Consideraçõessobre Projetos de ETAs
  5. 5. Projeto de ETAs Tópicos Introdução Escolha do Manancial Disposição e Compacidade das Instalações Localização das ETAs Normas de Projeto Custos das ETAs Principais Técnicas de Tratamento e seus efeitos
  6. 6. Projeto de ETAs Introdução Você sabia que as metrópoles New York, Roma e Madri são exemplos de gestão das águas para abastecimento público no Mundo ? Você sabe por que ?
  7. 7. Sistema Abastecimento Unidades CAPTAÇÃO – Dar condições para que a água seja retiradado manancial em quantidade capaz de atender à demanda; ADUÇÃO – Condução da água desde a captação até acomunidade abastecida; TRATAMENTO – Eliminação de impurezas e ou correção dascondições impróprias; RESERVAÇÃO – Atendimento às diversas necessidades taiscomo: consumo, demandas de emergência (incêndio e outrosimprevistos), manutenção da pressão necessária na rede; DISTRIBUIÇÃO – Condução da água através de tubulaçõespara os diversos pontos de consumo. 7
  8. 8. CAPTAÇÃO TRATAMENTO RESERVAÇÃO ADUÇÃO  Captação  Tratamento DISTRIBUIÇÃO  Reservação  AduçãoFonte: www.copasa.com.br  Distribuição. 8
  9. 9. Caixa D’Água São Caetano Federação Pirajá Garcia Federação Fazenda Grande III - Cajazeira Campinas de BrotasCaji – Lauro de Freitas Caji – Lauro de Freitas Cabula Boca do Rio FONTE: EMBASA
  10. 10. Projeto de ETAs Introdução  Serviço Público  Análise preliminar dos Mananciais (sazonalidade)  Determinação do Processo visando qualidade e viabilidade econômica.
  11. 11. Projeto de ETAs Escolha do Manancial Decisão estratégica muito importante Proximidade dos centros urbanos Condições das águas Volume para atender a demanda projetada para pelo menos 25 anos Risco de poluição “uso do solo”
  12. 12. De onde vem nossa água ? Sistema Integrado de Abastecimento de Água Grande SalvadorFONTE: EMBASA Camaçari e Dias D’Ávila possuem sistemas próprios, combase em poços que captam água do manancial subterrâneo.
  13. 13. Projeto de ETAs Escolha do Manancial Abastecimento Salvador Vazão média Mananciais Rio Paraguaçu 7.500 l/s Rio Joanes 4.100 l/s Rio Ipitanga 1.100 l/s Rio do Cobre 120 l/s Quantidade de água tratada: ± 11.000 l/s ou ± 950.400 m3/d Rio Jacuípe contribui através da Barragem de Sta. Helena que manda água para a Barragem do Joanes II 13
  14. 14. Projeto de ETAs ANA - Atlashttp://www2.ana.gov.br/Paginas/default.aspx 14
  15. 15. 15
  16. 16. OS MANANCIAIS QUE ABASTECEM A REGIÃO METROPOLITANA DO SALVADOR Paraguaçu Sta. Helena Joanes I & II Ipitanga I & II Cobre Fontes de Salvador Fonte Nossa Senhora das Graças Fonte das Pedras Fonte de Yemanjá Fonte do BaluarteRepresas Desativadas Fonte do QueimadinhoRepresa de Pituaçu Fonte no Largo 2 de julhoRepresa de Ipitanga III Fonte do Dique do Tororó
  17. 17. Projeto de ETAs ANA - Atlas 17
  18. 18. • Manancial: Rio Paraguaçu (1982)• Localização: São Felix• Barragem: Pedra do Cavalo• Vazão Média Captada: 7.500 l/s• Manancial: Rio Joanes (1955)• Localização: Areia Branca• Barragem: Joanes I e II• Vazão Média Captada: 3.300 l/s• Manancial: Rio Ipitanga (1935)• Localização: Estrada Velha do Aero• Barragem: Ipitanga I e II• Vazão Média Captada: ≤ 800 l/s.• Manancial: Rio do Cobre (1932)• Localização: Suburbio de Pirajá• Barragem: Cobre• Vazão Média Captada: ≤ 150 l/s
  19. 19. Problemas MananciaisBacia do Cobre Paraguaçu• Pressão Antrópica • Pressão AntrópicaPeriperi Paraguaçu• Eutrofização • Resíduo Pedreira 19
  20. 20. Projeto de ETAs Instalações Arranjo conveniente das partes integrantes do Processo. 20
  21. 21. Projeto de ETAs Instalações 21
  22. 22. ETA PRINCIPAL
  23. 23. ETAs Salvador ETA Principal recebe água da Barragem de Pedra do Cavalo (Rio Paraguaçu) A ETA Principal também recebe água do rio Joanes (Barragem do Joanes II) Atualmente são tratados cerca de 20 m3/sETA PRINCIPAL FONTE: EMBASA
  24. 24. ETAs Salvador ETAs Bolandeira ETAs Bolandeira Teodoro Sampaio Vieira de MelloETA Vieira de Mello: implantada em 1964. FONTE: EMBASAETA Teodoro Sampaio: construída em 1970.Atualmente, são tratadas nas duas ETAs, aproximadamente 4,0m³/s.
  25. 25. ETAs Salvador O Sistema do Cobre, atualmente atende as áreas adjacentes à Enseada dos Cabritos com, aproximadamente, 150 l/s.ETA do COBRE
  26. 26. ETAs Salvador O sistema utiliza água proveniente do barramento Ipitanga II e pode tratar até 400 l/s. Este sistema só opera nos períodos de maior demanda de água.ETA Suburbana
  27. 27. Projeto de ETAs Localização Facilidade de Acesso e Transporte Disponibilidade de energia elétrica Facilidade para descarte águas de lavagem ETA -Teodoro Sampaio (Boca do Rio) Disponibilidade para futuras ampliações Topografia favorável (adução) Custo terreno e vizinhança
  28. 28. Projeto de ETAs Normas ABNT NBR – 12.216 – Projeto de Estação de Tratamento de água p/ Abastecimento Público
  29. 29. Projeto de ETAs Normas ABNT Normas Complementares NBR 12.211 – Estudo de Concepção de Sistemas Públicos de Abastecimento de Água (Procedimento) NBR 12.213 – Projeto de Sistemas de Captação de Água de Superfície p/ Abastecimento Público (Procedimento)
  30. 30. Projeto de ETAs Elaboração O que você precisa saber para o Projeto ? Capacidade Nominal (vazão condições normais) Localização e definição da área necessária Definição das Etapas de Construção Levantamento Planialtimétrico e Cadastral Sondagem do subsolo Manancial e características da água Sistema de Captação e Adução Corpos receptores e descarga da ETA
  31. 31. Agente oxidante Agente oxidante Alcalinizante coagulante polímero captação coagulação floculação sedimentação polímero Agente oxidanteCorreção pH Fluoretação Desinfecção Filtração Agente oxidante Alcalinizante Flúor Água final 31
  32. 32. Alcalinizante Coagulante Agente Agente Carvão oxidante Alcalinizanteoxidante ativado Floculação Pré- Mistura / Filtração Reservatório oxidação rápida decantação rápida Tratamento de lamas e águas de Lama lavagem dos filtros desidratada Circuito de água Circuito de água p/ lavagem filtro Circuito de água p/lavagem e lama 32
  33. 33. Esquema Convencional Produtos Aerador QuímicosRio ou lago Sedimentador Capitação Reator de mistura Floculador Químicos controle Lodo de pH e fluoretação Agente oxidantePoço Filtro areia Reservatório Agua Tratada Câmara desinfecção
  34. 34. Técnicas de Tratamento
  35. 35. Técnicas de Tratamento Tipos de Tratamento O tratamento da água pode ser simplificado (só filtraçãoe cloração) ou convencional O tratamento convencional - Estação de Tratamento deÁgua (ETA), combinação processos:  clarificação: remover os sólidos (poços - dispensada);  desinfecção: eliminar microrganismos que provocam doenças;  fluoretação: prevenção da cárie dentária (Portaria nº635/75 do Ministério da Saúde);  controle de corrosão.  outros: abrandamento dureza, membrana, oxidação. 35
  36. 36. Técnicas de Tratamento Tipos de Tratamento Processo Finalidade Clarificação Remoção de turbidez, de microrganismos e de metais pesados.Mais frequentes Desinfecção Remoção de microrganismos patogênicos. Fluoretação Proteção da cárie dentária infantil. Controle de Acondicionar a água, de tal maneira a evitar corrosão e/ou feitos corrosivos ou incrustantes no sistema de incrustação abastecedor e nas instalações domiciliares. 36
  37. 37. Técnicas de Tratamento Tipos de Tratamento Processo Finalidade Abrandamento Redução da dureza, remoção de alguns contaminantes inorgânicosMenos frequentes Adsorção Remoção de contaminantes orgânicos e inorgânicos, controle de sabor e odor. Aeração Remoção de contaminantes orgânicos e oxidação de substâncias inorgânicas, como o Fe e o Mn Oxidação Remoção de contaminantes orgânicos e de substâncias inorgânicas, como o Fe e o Mn. Tratamento com Remoção de contaminantes orgânicos e membranas inorgânicos. Troca iônica Remoção de contaminantes inorgânicos 37
  38. 38. Técnicas de Tratamento Principais EfeitosParâmetro Processos Aeração Sedimen- Filtração Coagula- Correção Desinfec- tação lenta ção e dureza e ção filtração filtração rápida rápidaBactérias 0 ++ ++++ ++++ (7) +++ (9) ++++Cor 0 0 ++ ++++ ++++ 0 (10)Turbidez 0 +++ ++++ (6) ++++ +++++ 0Odor/Sabor ++++ (1) + +++ ++ ++ ++++ (11)(12)Dureza + 0 0 -- ++++ 0Corrosão +++ (2) 0 0 - - (8) variável 0 - - - (3)Fe e Mn +++ (4) + (5) ++++ (5) ++++ (5) ++ 0 (10) + Efeito favorável - Efeito adverso 38
  39. 39. Técnicas de Tratamento Principais Efeitos(1) Exceção para os sabores devido a clorofenóis(2) Pela remoção de CO2(3) Com adição de oxigênio(4) Aeração seguida de uma unidade separadora para deposição(5) Após a aeração(6) Sujam-se ou entopem muito depressa(7) Um pouco irregularmente(8) A coagulação com sulfato de alumínio libera CO2(9) Tratamento com cal em excesso(10) Pode remover Fe e ter efeito sobre a cor(11) Supercloração seguida de descloração(12) cloração normal 39
  40. 40. Técnicas de Tratamento Início Conhecer as características da água bruta.  pH  cor  turbidez  oxigênio consumido  microrganismo: coliformes termotolerantes. Outras características : Conama 357/2005 40
  41. 41. Técnicas de Tratamento Início• CONHECER VOLUME DA ÁGUA QUE SERÁ TRATADA:• VAZÃO: É o volume de água pela unidade de tempo (l/seg. por exemplo)- importante para se calcular a quantidade de produto químico a ser adicionado a água para o tratamento.• Tipos de medidores de vazão:• a) Medição direta: consiste na medida de um tempo necessária para encher um volume• Vazão = Q = Volume/tempo• Volume= área x h• Área = largura x comprimento• Q = larg x comp x h/t• b) Medidor Parshall: usado para medir a vazão e processar a mistura rápida dos produtos químicos na água. Na forma de um canal aberto com dimensões padronizadas• C) Medidor Eletromagnético (com sensor ). 41
  42. 42. Técnicas de Tratamento ExercícioEm uma determinada vazão são necessárias 4horas para encher um reservatório medindoh: 4 m , L: 12 m e profundidade: 5 m.Qual a vazão ?
  43. 43. Esquema Convencional Produtos Aerador QuímicosRio ou lago Sedimentador Capitação Reator de mistura Floculador Químicos controle Lodo de pH e fluoretação Agente oxidantePoço Filtro areia Reservatório Agua Tratada Câmara desinfecção
  44. 44. Técnicas de Tratamento Aeração ou arejamento O processo no qual o ar ou oxigênio (fase gasosa) e a água são colocados em contato estreito com finalidade de transferir substâncias solúveis do ar para a água (aumentando seus teores de oxigênio e nitrogênio), e substâncias voláteis da água para o ar, (permitindo a remoção do gás carbônico em excesso, do gás sulfídrico, do cloro, metano e substâncias aromáticas voláteis), assimAeração ou arejamento como, proporcionar a oxidação e precipitação de compostos indesejáveis, tais como ferro e manganês. 44
  45. 45. Técnicas de Tratamento Aeração ou arejamento O Problema – Águas naturais  H2S, O2, N2 eCO2  Ausência de O2  pode promover a manutenção de Fe e Mn (bicarbonato ferroso)  Excesso de CO2  água com características de agressividade (corrosão)  Presença de H2S  odor e sabor  Qual a solução ? 45
  46. 46. Técnicas de Tratamento Aeração ou arejamento A Solução  Aeração  Objetivos a) Remoção de gases dissolvidos emexcesso e de substâncias voláteis  CO2 em teores elevados (água corrosiva)  H2S prejudica odor/sabor  Aromáticos voláteis – odor/sabor  Cloro e metano – odor/sabor 46
  47. 47. Técnicas de Tratamento Aeração ou arejamento A Solução  Aeração  Objetivos b) Introdução de gases na água  O2 para oxidação de compostos ferrosos e/ou manganosos  Aumentar os teores de O2 e N2 dissolvidos 47
  48. 48. Técnicas de Tratamento Aeração ou arejamento Quando devemos usar ?  só nos casos em que a água apresentar falta ou excesso de gases e subst. voláteis intercambiáveis.  CO2 em excesso  substâncias voláteis aromáticas (origem vegetal)  gás sulfídrico  ferro dissolvido facilmente oxidável (*) (*) ferro ligado a compostos orgânicos NÃO são facilmente oxidáveis 48
  49. 49. Técnicas de Tratamento Aeração - Equipamentos Aerador de Tabuleiro (são mais indicados para adição de O2 e oxidação de compostos Fe e Mn) Aerador de bandejas Aerador de Cascata(instalações pequenas)Reduz de 20 a 40% CO2 49
  50. 50. Técnicas de Tratamento Aeração - EquipamentosAr Difuso Aspersão 50
  51. 51. Técnicas de Tratamento Aeração - Equipamentos Aeradores por Borbulhamento(indicados para instalações de grande porte) Difusores de ar 51
  52. 52. Técnicas de Tratamento Aeração - Vídeo 52
  53. 53. Técnicas de Tratamento Pré-Cloração Quando devemos usar ?  para oxidação de ferro ligados a compostos orgânicos. Como ?  Dosa-se o agente oxidante clorado (ex.: hipoclorito de sódio) p/ oxidação de Ferro e do Manganês bivalentes  As reações de oxidação são em função do pH 53
  54. 54. Técnicas de Tratamento Pré-Cloração Reações de oxidação do Fe e Mn  (I) 2Fe(HCO3)2 + Ca(HCO3)2 + Cl2  2Fe(OH) 3 + CaCl2 + 6CO2  1 mg/L de cloro oxida 1,58 mg/L de Fe (ph 8 - 8,3) em 15/30 min  (II) Mn(HCO3) 2 + Ca(HCO3) 2 + Cl2  MnO2 + CaCl2 + 4CO2 + 2H2O  1 mg/L de cloro oxida 0,78 mg/L de Mn (ph 8 - 8,3) em 2/3 h 54
  55. 55. Técnicas de Tratamento Pré-Cloração Vantagens em relação a aeração  taxa de oxidação mais rápida  capacidade de oxidação de ferro ligados a compostos orgânicos Desvantagens  formação de THMs, provenientes das reações do cloro com a matéria orgânica (ex.: subst. húmicas e ácido fúlvicos.  necessidade de monitoramento dos THMs 55
  56. 56. Técnicas de Tratamento Remoção do Ferro VMP = 0,3 mg/L de FeCom MO Sem MOTratamento Aeração seguidaquímico: de contato (filtroPré-cloração, rápido)coagulação,preciptação efiltração 56
  57. 57. Técnicas de Tratamento Mistura Rápida Finalidade de promover a dispersão do coagulante de forma homogênea e mais rápida possívelMistura Rápida 57
  58. 58. Técnicas de Tratamento Mistura Rápida Não Mecanizada  calha Parshall  vertedouro retangular  vertedouro triangular 58
  59. 59. Técnicas de Tratamento Mistura Rápida Mecanizada  agitador tipo turbina (fluxo axial)  agitador tipo turbina (fluxo radial) 59
  60. 60. Interpretação e Laudos Estudo da Tratabilidade Sulfato de alumínio (liq. ou sol.) 5 a 100 mg/L Dosagem de Cloreto férrico (sol.) 5 a 70 mg/L Coagulante Sulfato férrico (sol.) 8 a 80 mg/L Coagulante orgânico catiônico (sol. 1 a 4 mg/L ou liq.) Cloreto de Polialumínio (sol. ou liq.) - O uso do sulfato de alumínio como coagulante irá aumentar o nível de sulfato, porém não excederá o padrão de potabilidade (250 mg/L)
  61. 61. Técnicas de Tratamento Mistura Rápida Exercício – Sulfato de Alumínio  Produto diluído à sol. 5%  Dosagem média: 25 a 35 mg/L Qual a dosagem em ml da soluçãode sulfato de sódio a 5% por m3 deágua a ser tratada ? considerar d=1,0 g/L 61
  62. 62. Técnicas de Tratamento Estudo de CasoTeor de ferro como fator limitante para performance da ETA !!! 62
  63. 63. Onde Estudar a Aula de HojeNos Livros• Azevedo Netto, José & Richter, Carlos –Tratamento de Água – Tecnologia Atualizada – Ed.Blücher ( Cap. 2, 4 e 5)• Mierzwa, José Carlos & Hespanhol, Ivanildo –Água na Industria – Uso Racional e Reuso – Ed.Oficina de Textos (Cap. 4 – Técnicas deTratamento de Água)
  64. 64. Contato 64

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