Química das Águas: Purificação e Tratamento

Aula 4:
Química das Águas
 Purificação de águas
a) tratamento de água para abastecimento
b) tratamento de esgotos
QUI 106 Química Analítica Ambiental
(2017/1)
Departamento de Química – UFJF
www.ufjf.br/baccan
Estagiária: Náira da S. C. Almeida
Juiz de Fora, 19 de abril de 2017

Água: BemVital
Recapitulando...
IMPORTÂNCIA DA QUALIDADE DA
ÁGUA
2
https://pt.dreamstime.com/ilustra%C3%A7%C3%A3o-stock-
%C3%A1gua-e-corpo-humano-infographic-image72320071

Tratamento da água: História
3
 Grupos nômades;
Estabelecimento de morada fixa;
Aumento populacional;
Revolução Industrial;
 Primeira ETA: Londres em 1829;
 Sistemas de esgotos subterrâneos: Hamburgo em 1843;
Rocha, J.C.; Rosa, A.H.; Cardoso, A.A. Introdução à Química Ambiental.
Editora Bookman, 2004.

Água: “CRISE”
4
http://revistaviva
saude.uol.com.b
r/bem-
estar/tudo-
sobre-o-
desperdicio-de-
agua/5488/#

6
Toda água precisa ser tratada?
Qualidade
depende da
finalidade
 Fontes de água para abastecimento:
→ Águas subterrâneas
→ Águas superficiais
 Fontes Potáveis: proteção das cabeceiras e processo de
desinfecção
 Fontes não Potáveis: Estação deTratamento de Água (ETA)

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ETA: Estação deTratamento de Água
 Principais objetivos:
i. A remoção de material particulado, bactérias e algas;
ii. Remoção da matéria orgânica dissolvida;
iii. Remoção ou destruição de organismos patogênicos.
 Os processos envolvidos podem sofrer
variações dependendo da fonte de água e dos
padrões de qualidade a serem alcançados.

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ETA: Esquema Simplificado
http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47
Represa
Captação e
Bombeamento
Cloração
Fluoretação

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 Após a captação, a água é bombeada
com vazões controladas até as
estações de tratamento da água.
 A água passa por um sistema de
grades que impede a entrada de
elementos macroscópicos, como
folhas, galhos e outros detritos.
02-Captação e
Bombeamento

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Lima et al. Quim. Nova,Vol. 38, No. 3, 309-315, 2015
03-Pré-cloração
Pré-Alcalinização
Coagulação
 Pré-Cloração: adição de cloro assim que a água chega à estação para
facilitar a retirada de matéria orgânica e metais e destruição de
micro-organismos.
 Matéria Orgânica pode reagir com CLORO formando
TRIHALOMETANOS (THM) CHX3 (X = Cl, Br).
 SISTEMA NERVOSO CENTRAL, RINS, FÍGADO;
 CARCINOGÊNICOS,TERATOGÊNICOS E ABORTIVOS.
Não é
recomendada!

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03-Pré-cloração
Coagulação
 Pré-Alcalinização: Adição de cal (CaO) ou soda (NaOH) à água para
ajustar o pH aos valores exigidos para as fases seguintes do
tratamento (floculação).

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03-Pré-cloração
Coagulação
 Ex.: Al2(SO4)3, sais de ferro (III), polímeros
orgânicos;
 Coagulação: adição de um COAGULANTE
seguido de agitação violenta da água para
provocar a desestabilização das partículas de
sujeira, facilitando sua agregação.
Al2(SO4)3 + 6H2O → 2Al(OH)3 + 6H+ + 3SO4
2-
 Os hidróxidos gelatinosos insolúveis
formados vão encapsular as
partículas suspensas na água.

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CLARIFICAÇÃO:
04-Floculação
05-Decantação
06-Filtração
 04-FLOCULAÇÃO: Em tanques menores,
válvulas provocam uma suave
turbulência na água.
 as partículas de sujeira
desestabilizadas pela coagulação
colidem umas com as outras e vão se
unindo, formando flocos maiores.

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CLARIFICAÇÃO:
04-Floculação
05-Decantação
06-Filtração
05-DECANTAÇÃO: É um processo de separação física das partículas em
suspensão, clarificando a água e reduzindo em grande porcentagem as impurezas.
Duração ~3h
Material sedimentado: LODO
 Matéria orgânica, hidróxido de
alumínio, impurezas.
ESTAÇÃO DETRATAMENTO DE
SÓLIDOS

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CLARIFICAÇÃO:
04-Floculação
05-Decantação
06-Filtração
06-FILTRAÇÃO: A água passa
por várias camadas filtrantes,
onde ficam retidas as
partículas não decantadas e
substâncias solúveis
(adsorção em carvão).

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07-DESINFECÇÃO:
Cloração
Fluoretação
 Eliminação dos micro-organismos não eliminados nas etapas anteriores
 Processos:
 Cl2 ou Solução de Hipoclorito;
 Cloraminas;
 Ozônio;
 Radiação UV;
 Formação deTRIHALOMETANOS (THM)

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07-DESINFECÇÃO:
Cloração
Fluoretação
 Cl2 Cl2(g) + 2H2O → HOCl + H3O+ + Cl-
HOCl + H2O H3O+ + OCl-
 NaOCl e Ca(OCl)2
NaOCl + H2O HOCl + Na+ + OH-
Ca(OCl)2 + 2H2O 2HOCl + Ca2+ + 2OH-
 Método confiável, simples e de baixo custo!

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07-DESINFECÇÃO:
Cloração
Fluoretação
 FLUORETAÇÃO: etapa adicional para prevenção de cáries dentárias.
Fluoreto de Cálcio (CaF2), Fluoreto de Sódio (NaF),Ácido
Fluorsilícico (H2SiF6) e Fluorsilicato de Sódio (Na2SiF6);

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ETA: etapas finais
Determinações
físico-químicas e
microbiológicas
para atestar a
QUALIDADE da
água

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ETA: e o LODO ?
 Encaminhado para a desidratação-estabilização química e microbiológica.
 Secagem: pode ser realizada por evaporação em leitos, uso de filtros prensa, etc.
Onde pode ser reutilizado?

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Efluentes domésticos
http://www.cesama.com.br/pdf/A-Importancia-do-Tratamento-de-Esgoto.pdf
 Gerados pelos uso de água de abastecimento nas atividades diárias
 Composição:
 99,9% água;
 0,1% sólidos
→Sólidos suspensos;
→Sólidos dissolvidos;
→Matéria orgânica;
→Nutrientes – N, P;
→Organismos patogênicos –
vírus, bactérias, protozoários.

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Efluentes domésticos: PORQUE TRATAR?
 O esgoto, sem tratamento, provoca dois
efeitos negativos na água em que é
lançado:
A água resultante pode ser reutilizada:
indústria, agricultura, lançamento nos rios.
 Diminuição do O2 dissolvido
 Aumento na emissão de CH4 e CO2
{CH2O} + O2(aq) → CO2(g) + H2O

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Efluentes domésticos: Como tratar?
 Decomposição da matéria orgânica antes do seu lançamento em corpos de água:
 Tratamento Anaeróbio;
 Tratamento Aeróbio;
 Tratamento “Misto”.
Preliminar
Remoção de sólidos
grosseiros e areia
Primário
Remoção de sólidos em
suspensão
sedimentáveis,
materiais flutuantes
(óleos e graxas) e parte
da matéria orgânica em
suspensão
Secundário
Remoção de matéria
orgânica dissolvida e da
matéria orgânica em
suspensão não removida no
tratamento primário

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Efluentes domésticos:Tratamento PRELIMINAR
GRADE: remoção de
sujeiras como
plásticos, sacolas,
garrafas, etc.
CAIXA DE AREIA:
remoção de areia.

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Efluentes domésticos:Tratamento PRIMÁRIO
 Eficiência de remoção de
sólidos em suspensão está
na ordem de 40 a 60%,
Decantador
Primário
Sólidos sedimentáveis
Matéria orgânica (suspensão)

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Efluentes domésticos:Tratamento SECUNDÁRIO
Lagoas de Estabilização
Sistemas de Lodo ativado
Tratamentos Anaeróbios

I. Lagoas facultativas;
II. Lagoas anaeróbicas – lagoas facultativas;
III.Lagoas aeradas facultativas;
IV. Lagoas aeradas de mistura completa-lagoa de decantação;
27

I. Lagoas facultativas
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 Vantagens:
 Simplicidade;
 Não requer energia;
× Desvantagens:
 Pequeno volume;
 Elevado tempo;
 Adequado a pequenas
comunidades!

 Alguns exemplos:
Lodos ativados convencional;
Com aeração prolongada;
Com fluxo intermitente.
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Sistemas de Lodo ativado
 O lodo é bombeado
do fundo do
decantador
secundário para a
unidade de aeração.
No decantador primário é
removida parte da matéria
orgânica, minimizando os
custos do tratamento.
 Lodos ativados convencional
 Boa eficiência;
 Curto tempo de retenção (6-8h);
 Custo elevado.
Reator AERÓBIO

I. Sistema de fossa séptica – filtro anaeróbico: sistema muito
utilizado no meio rural e em pequenas comunidades.
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Tratamentos Anaeróbios
Remove sólidos
em suspensão que
sedimentam
Remoção da
matéria orgânica
restante
 Menos eficiente que processos aeróbicos.

A maior parte dos sistemas geram lodo em maior ou menor
quantidade;
O tratamento desse lodo é
realizado em digestores primários e
secundários, onde na ausência de
oxigênio o lodo é transformado em
matéria mineraliza, com baixa carga
orgânica e poucas bactérias;
Ocorre ainda a produção de gases;
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Efluentes domésticos:Tratamento do Lodo
E os subprodutos gerados?
Água de reuso
Biogás
Biossólidos

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Efluentes domésticos: qual método usar?
Escolha do método para tratamento
depende de fatores como:
volume de esgoto bruto gerado;
volume de subprodutos gerados e qual sua
aplicação/destinação final;
tempo requerido para o tratamento do esgoto;
custo operacional;
investimento necessário para construir a ETE;
área ocupada pela ETE.

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Efluentes domésticos: ETE em Juiz de Fora
Tratamento
Preliminar
Tratamento
Primário
Tratamento
Secundário

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Rocha, J.C.; Rosa, A.H.; Cardoso, A.A. Introdução à Química Ambiental.
Editora Bookman, 2004.
Nascentes,C.C.; Costa, L.M. Apostila de Química Ambiental, UFMG, 2011.
Von Sperling, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de
esgotos. Editora UFMG, Belo Horizonte, 1996.
https://www.youtube.com/watch?v=f61JxBM8wrY
http://revistavivasaude.uol.com.br/bem-estar/tudo-sobre-o-desperdicio-de-agua/5488/#

Química das Águas: Purificação e Tratamento

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