Aula 06 - Tecnicas de tratamento - parte 2 - 01.09

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Aula 06 - Tecnicas de tratamento - parte 2 - 01.09

  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 ... Mini Seminário – Redução no Custo e Perdas da ETA de Salinas-BA, após mudança do ponto de Captação. Coagulação Floculação Sedimentação Arranjos de ETA (clarificação) Estudo de Caso – Avaliação da eficiência do Sulfato Férrico em diferentes temperaturas
  4. 4. Técnicas de TratamentoClarificação
  5. 5. 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
  6. 6. 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 6
  7. 7. Técnicas de Tratamento Principais Efeitos Legenda(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 7
  8. 8. Técnicas de Tratamento Sólidos – por tamanho Removidos por Removidos por sedimentação processos de simples eRemovidos por clarificação e partículas + finas processos filtração complementação especiais com filtração 8
  9. 9. Técnicas de Tratamento Mistura Rápida Solvente Colóide Coagulante 9
  10. 10. Agente oxidante Agente oxidante Alcalinizante coagulante polímero captação coagulação floculação sedimentação polímero Agente oxidanteCorreção pH Fluoretação Desinfecção Filtração Agente oxidante Alcalinizante Flúor Água final 10
  11. 11. Alcalinizante coagulante captação coagulação floculação sedimentação Mistura rápidaCorreção pH Fluoretação Desinfecção Filtração Água final 11
  12. 12. Técnicas de Tratamento Mistura Rápida Finalidade de promover a dispersão do coagulante de forma homogênea e mais rápida possívelMistura Rápida 12
  13. 13. Técnicas de Tratamento Tipos Coagulantes Coagulante / Floculante FunçãoSulfato de Alumínio - Cátions polivalentes (Al3+, Fe3+, Fe2+,etc)Al2(SO4)3 neutralizam as cargas elétricas dasCloreto férrico – FeCl3 partículas suspensas e os hidróxidos metálicos (ex.: Al2(OH)3), ao adsorverem osSulfato férrico – FeSO4 particulados, geram uma floculação parcial.Policloreto de alumínio (PAC)Ca(OH)2 - Hidróxido de Cálcio Utilizados como agente controlador do pH. Porém, os íons cálcio atuam também como agentes de neutralização das cargas elétricas superficiais, funcionando como um coagulante inorgânico.
  14. 14. Técnicas de Tratamento Tipos Coagulantes Coagulante (Auxiliares) FunçãoPolímeros Aniônicos e Geração de “pontes” entre as partículas jáNão-Iônicos coaguladas e a cadeia do polímero, gerando flocos de maior diâmetroPolímeros Catiônicos Neutralização das cargas elétricas superficiais que envolvem os sólidos suspensos e incremento do tamanho dos flocos formados (via formação de pontes). Usualmente utilizado no tratamento de lamas orgânicas.Policátions São polieletrólitos catiônicos de baixo peso molecular, os quais possuem como função principal a neutralização das cargas elétricas superficiais e aumento do tamanho dos flocos. Utilizados em substituição ao floculantes inorgânicos convencionais.
  15. 15. Técnicas de Tratamento Coagulantes - Dosagens 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)
  16. 16. Técnicas de Tratamento Coagulantes - pH Para um produto ser empregado como coagulante é necessário que reaja com álcalis produzindo precipitados floculentos. Coagulante Faixa de pH Sulfato de alumínio 5,0 - 8,0 Sulfato Ferroso 8,5 - 11,0 Sulfato Férrico 5,0 - 11,0 Cloreto Férrico 5,0 - 11,0 Sulfato Ferroso Clorado > 4,0 Aluminato de Sódio e Sulfato de Alumínio 6,0 - 8,5 16
  17. 17. Técnicas de Tratamento Alcalinizantes Normalmente são empregados para conferir alcalinidade a água para promover uma boa floculação ou para correção de pH. Alcalinizantes Fórmula Óxido de cálcio (Cal Virgem) CaO Hidróxido de cálcio (Cal Hidratada) Ca(OH)2 Carbonato de Sódio (Barrilha) Na2CO3 17
  18. 18. Técnicas de Tratamento Coagulação - Alumínio 18
  19. 19. Técnicas de Tratamento Coagulação - Ferro 19
  20. 20. Técnicas de Tratamento Clarificação Coagulação (mistura rápida) Floculação (floculadores) Sedimentação (decantadores) 20
  21. 21. polímero Alcalinizante coagulante captação coagulação floculação sedimentação Mistura rápidaCorreção pH Fluoretação Desinfecção Filtração  Processo de Clarificação Água final 21
  22. 22. Técnicas de Tratamento Clarificação Alcalinizante coagulante CASA DE QUÍMICA ÁGUA BRUTA MISTURA RÁPIDA FLOCULAÇÃO DECANTAÇÃO 22
  23. 23. Técnicas de Tratamento Coagulação e floculação Coagulação (o que é ?): operação unitáriaresponsável pela desestabilização das partículascoloidais em um sistema aquoso, preparando-aspara a sua remoção nas etapas subsequentes doprocesso de tratamento. Para que serve ? finalidade de transformar asimpurezas finais que se encontram em suspensão,em estado coloidal, e algumas que se encontramdissolvidas, em partículas que possam serremovidas pela decantação e filtração 23
  24. 24. Técnicas de Tratamento Coagulação e floculação Onde ? Câmara de Mistura e Floculadores Como ? adicionando-se a água bruta umasubstância química especial, denominadacoagulante que reagindo com a alcalinidade daágua, forma, dentre outros , produto insolúveldestinado a remover as impurezas responsáveispela Cor, Turbidez, bem como bactérias, vírus eoutros elementos considerados indesejáveis Esses aglomerados gelatinosos por sua vezse reúnem formando flocos. 24
  25. 25. Técnicas de Tratamento Coagulação e floculação  Fatores que influenciam a coagulação: Espécie de coagulante, quantidade de coagulante Características químicas da água. Tempo de mistura rápida e lenta Temperatura Agitação Presença de núcleos Dosagem ótima coagulante / alcalinizante 25
  26. 26. Técnicas de Tratamento Coagulação e floculação  Produtos auxiliares de coagulação: Carvão ativado: remover gosto/odor (M.O.) Betonita: adicionado ao sulfato de alumínio Ácido sulfúrico: auxiliar coagulação para águasde cor e pH elevados Sílica ativada: aumenta eficiência coagulação,formando flocos maiores Polieletrólitos: usado com coagulantes metálicospara reduzir a dosagem (coagulantes), com oaumento da densidade e do tamanho dos flocos. 26
  27. 27. Técnicas de Tratamento Coagulação e floculação
  28. 28. Técnicas de Tratamento Coagulação e floculação Floculação: tem com objetivo formar flocos ouum ajuntamento de partículas, semelhantes a umfeixe de partículas fibrosas e porosas. Quando ? A etapa da aglomeração das partículasé feita após a coagulação na fase de mistura rápida.O normal da floculação é ser feita em 10 a 15minutos com agitação moderada. 28
  29. 29. Técnicas de Tratamento Coagulação e floculação
  30. 30. Técnicas de Tratamento Coagulação e floculação Mistura rápida: é a que permite a dispersão dosprodutos químicos em proporção uniforme econstante, de maneira rápida em pontos deturbulência: calha Parshall ou vertedores. Mistura lenta: é o processo onde as partículas emestado de equilíbrio se movimentam atraídas entre sipara formar o floco, geralmente em câmaras,chamadas de floculadores, que podem ser:  mecanizados (eixo vertical e horizontal)  não mecanizados (chicanas com fluxo horizontal ou vertical) 30
  31. 31. Técnicas de Tratamento Floculação  Tipos de Floculadores mecanizados (eixo vertical e horizontal) não mecanizados (chicanas com fluxohorizontal ou vertical 31
  32. 32. Técnicas de Tratamento ClarificaçãoSistemas de decantação Sistemas de floculação 32
  33. 33. Técnicas de Tratamento Clarificação Sistema de floculaçãoSistemas de decantação 33
  34. 34. Sistema de floculação - Mecanizada Técnicas de Tratamento Floculação 34
  35. 35. Técnicas de Tratamento FloculaçãoSistema de floculação - Mecanizada 35
  36. 36. Sistema de floculação – NãoMecanizada (Fluxo horizontal) 36
  37. 37. Sistema de floculação – NãoMecanizada (Fluxo vertical) 37
  38. 38. Técnicas de Tratamento Floculadores (Tipos) 38
  39. 39. Técnicas de Tratamento Floculadores (Tipos) 39
  40. 40. Técnicas de Tratamento Floculadores (Tipos) 40
  41. 41. Técnicas de Tratamento Coagulação e floculação 41
  42. 42. Técnicas de Tratamento Jar Test Como saber a dosagem ideal de coagulante ealcalinizante ? O Teste de Jarros ou Jar Test. Jar Test - três etapas do processo:  dispersão rápida do coagulante (coagulação),  floculação  e decantação. A quantidade exata de coagulante a ser aplicado e opH ótimo para que ocorra o processo será determinadapela adição de quantidades crescentes do coagulantenum pH pré-determinado. (pH – 5,0 a 8,0) 42
  43. 43. Técnicas de Tratamento Jar Test
  44. 44. Técnicas de Tratamento Jar Test (Procedimento) 1. Coloca-se amostra da água bruta 1 (um) litro, em cadacopo do Jar Test. Mede-se o pH desta água bruta com omedidor de pH. 2. Nos copos são mergulhadas as palhetas do agitador,as quais são colocadas a girar em baixa velocidade, paramanter a suspensão em condições equilibradas. 3. Em seguida, sob agitação vigorosa (0,9 m/s) durante01 minuto, deverá ser adicionados os produtoscoagulantes (e corretivo de pH) simultaneamente (etapade geração dos núcleos de flocos). (literatura – quadro dedosagem/turbidez)
  45. 45. Técnicas de Tratamento Jar Test (Procedimento) Quadro de dosagem/turbidez 45
  46. 46. Técnicas de Tratamento Jar Test (Procedimento) 4. Terminado o período de agitação rápida, diminui-se aagitação para 0,3 m/s, deixando nesta faixa por 15-20minutos, para favorecer o crescimento dos flocos. 5. Terminados este tempo, desliga-se o aparelho eaguarda-se por 8 a 10 minutos; tempo necessário paraque a maior parte dos flocos formados possam decantar. 6. Verifica-se então em que copo com quantidade decoagulante produziu boa decantação, ou seja, onde a águase apresenta mais clarificada. A dose de coagulante usadaneste copo é a que deverá ser empregada para otratamento da água.
  47. 47. Técnicas de Tratamento Jar Test (Resultado)Antes e após do jar teste
  48. 48. Técnicas de Tratamento Dosagem Coagulante• Preparação da solução de coagulante (tina):• Após determinar a concentração ótima do coagulante no Jar Test, prepara-se esta solução na tina de dosagem:• Exemplo: Volume da tina = 5 m3 e 100 kg de sulfato de alumínio dissolvido, qual a Conc. (g/l) ?• C = coagulante (g) = 100.000 g = 20.000 g/m3 = 20 g/l• volume tina (m3) 5 m3
  49. 49. Técnicas de Tratamento Dosagem Coagulante 100 kg de sulfato dissolvido C = m/V Vazão da solução Volume coagulante ?tina = 5 m3 C = 20.000 g/m3 ou 20 g/l
  50. 50. Técnicas de Tratamento Dosagem Coagulante• Após determinarmos, mediante ensaio de coagulação, a quantidade de coagulante necessário para uma boa floculação na água a ser tratada, devemos calcular a vazão da solução de coagulante preparada na tina para adicionarmos a água.• Exemplo: Vamos admitir que no ensaio de coagulação a dosagem ótima foi de 10 mg/L e a vazão da água bruta é de 90 m3/hora
  51. 51. Técnicas de Tratamento Dosagem Coagulante d – dosagem ideal - Jar 100 kg detest (ex.: 10 mg/l ou g/m3) sulfato dissolvido C = m/V Q - Vazão de água bruta conhecida Volume (ex.: 90 m3/h) tina = 5 m3 q - Vazão da solução C = 20.000 coagulante g/m3 ou 20 g/l (l/h) ?
  52. 52. Técnicas de Tratamento Dosagem Coagulante• Cálculo da vazão da solução de sulfato a ser aplicada:• C (conc. sulfato tina) = 20 g/l• d = dosagem ótima (Jar Test) – mg/l ou g/m3• Q = vazão da água bruta – m3/h• q = vazão da solução de coagulante adicionado• q = Q x d = 90 (m3/h).10 (g/m3) = 45 l/h• C 20 (g/l)
  53. 53. Técnicas de Tratamento Produtos Químicos 53
  54. 54. Técnicas de Tratamento Decantação O que é ? a decantação é uma operação onde ocorre a deposição de matérias em suspensão pela ação da gravidade. É uma preparação da água para filtração. Quanto melhor a decantação, melhor será a filtração. Como ? se consegue tornando as águas tranquilas, reduzindo a velocidade a ponto de causar a deposição destas partículas em determinado tempo Aonde ? num tanque com inclinação no fundo e dispositivo de entrada e de saída da água.
  55. 55. Técnicas de Tratamento Decantação - Controle Controle da decantação: para oferecer ao filtro água de boa qualidade, elevando assim a vida útil do filtro, deve-se verificar os seguintes itens de controle. cor da água – na saída do decantador deverá estar entre 5,0 a 10,0 UC turbidez – remover 90% oxigênio consumido – redução superior a 50%.
  56. 56. Técnicas de Tratamento Decantação - Mecanismo Mecanismos da Decantação: uma partícula é acionada por:  Força horizontal – velocidade da água  Força vertical – peso, ação da gravidade DECANTADOR Turbilhonamento F.h ascensão decantação F.v repouso A partícula avança e desce simultaneamente.
  57. 57. Técnicas de Tratamento Decantadores - Zonas Zona de turbilhonamento: é a parte de entrada da água onde as partículas estão em turbulência. Zona de decantação: é a zona onde não há agitação e as partículas avançam e descem lentamente, caminhando para a zona de repouso. Zona de ascenção: é a zona onde os flocos que não alcançaram a zona de repouso seguem o movimento ascensional da água e aumentam a velocidade tornando-se máxima na passagem pelo vertedor. Zona de repouso: é onde se acumula o lodo. Nesta zona não há influência da corrente de água do decantador, a não ser que haja inversão das camadas de água pela brusca mudança de temperatura; fermentação do lodo, etc.
  58. 58. Técnicas de Tratamento Decantação - Parâmetros Tempo de detenção (t): é o tempo que a água permanece no decantador.t=C/Q Onde: t = tempo de detenção (h) C = capacidade do decantador (m3) Q = vazão (m3/h) o tempo detenção corresponde ao necessário para encher o decantador com a vazão Q.
  59. 59. Técnicas de Tratamento Decantadores - Tipos Tipos: retangulares (os mais comuns), circulares, trapezoidais, de placas paralelas (fluxo laminar); estes dois últimos são mais modernos e de menores dimensões. Corte longitudinal de um Corte longitudinal de um decantador convencional decantador paralelo
  60. 60. Técnicas de Tratamento Decantadores - Tipos  Decantadores convencionais (condições operacionais): 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);
  61. 61. Técnicas de Tratamento Decantadores - Tipos Decantador Convencional:
  62. 62. 62
  63. 63. 63
  64. 64. Técnicas de Tratamento Decantadores - Tipos Decantador de placas paralelas (fluxo laminar) : 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.
  65. 65. Técnicas de Tratamento Decantadores - Tipos Decantador de fluxo laminar (placas paralelas):
  66. 66. 66
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  68. 68. Técnicas de Tratamento Arranjos - Clarificação  Mistura rápida  Coagulação  Floculação  Sedimentação CASA DE QUÍMICACanal de água coagulada 68
  69. 69. Técnicas de Tratamento Arranjos - Clarificação Mistura rápida Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA Coagulação Floculação Sedimentação 69
  70. 70. Técnicas de Tratamento Arranjos - Clarificação Canal de água coagulada Mistura rápida CASA DE Coagulação QUÍMICA Floculação Sedimentação 70
  71. 71. Técnicas de Tratamento Arranjo - Clarificação Regra Geral: quanto mais próximo a câmara demistura rápida estiver dos tanques de floculação,maior eficiência Motivo: nos canais inicia-se uma floculação agradientes baixos, formando flocos fracos queserão rompidos em decorrência dos gradientesmais elevados no início dos tanques de floculação. ABNT – percurso (canal) max. 60 seg. Se houversistema agitação (canal) pode aumentar max. 3 min 71
  72. 72. Técnicas de Tratamento Estudo de Caso Mini Seminário – Avaliação da eficiência do Sulfato Férrico em diferentes temperaturas 72
  73. 73. 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)
  74. 74. Contato 74

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