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Tratamento de
Água e Efluentes
 2º. Sem./2010
 Eng.Ambiental
Programa

I 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
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
Técnicas de
 Tratamento

Clarificação
Esquema Convencional
                                            Produtos
                Aerador                     Químicos

Rio ou
 lago
                                                                  Sedimentador


    Capitação     Reator de
                   mistura                   Floculador


                      Químicos controle           Lodo
                      de pH e fluoretação               Agente
                                                       oxidante
Poço                                                                    Filtro
                                                                        areia
          Reservatório
          Agua Tratada


                                            Câmara desinfecção
Técnicas de Tratamento

                           Principais Efeitos
Parâmetro                                      Processos
             Aeração Sedimen- Filtração            Coagula- Correção        Desinfec-
                       tação    lenta                ção e   dureza e         ção
                                                   filtração filtração
                                                    rápida    rápida
Bactérias       0           ++        ++++           ++++ (7)     +++ (9)     ++++
Cor             0           0          ++            ++++        ++++           0 (10)
Turbidez        0          +++        ++++ (6)       ++++       +++++            0
Odor/Sabor    ++++ (1)      +          +++            ++          ++        ++++ (11)(12)
Dureza          +           0              0          --         ++++            0
Corrosão       +++ (2)      0              0          - - (8)   variável         0
               - - - (3)
Fe e Mn        +++ (4)     + (5)      ++++ (5)       ++++ (5)     ++           0 (10)
                      + Efeito favorável
                      - Efeito adverso                                                      6
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
Técnicas de Tratamento

                Sólidos – por tamanho
                                         Removidos por
                  Removidos por          sedimentação
                   processos de             simples e
Removidos por      clarificação e       partículas + finas
  processos           filtração         complementação
  especiais                               com filtração




                                                             8
Técnicas de Tratamento

      Mistura Rápida



           Solvente




 Colóide         Coagulante



                              9
Agente oxidante
              Agente oxidante




                                                             Alcalinizante
                                                coagulante




                                                                                               polímero
 captação                                             coagulação                                           floculação           sedimentação


                                                                                                                polímero
                                                                                                          Agente oxidante


Correção pH                                          Fluoretação                                          Desinfecção             Filtração




                                                                                                              Agente oxidante
                                Alcalinizante



                                                               Flúor




 Água final




                                                                                                                                               10
Alcalinizante
                coagulante
 captação         coagulação                 floculação    sedimentação


              Mistura rápida


Correção pH      Fluoretação                 Desinfecção     Filtração




 Água final




                                                                          11
Técnicas de Tratamento

                 Mistura Rápida



                             Finalidade de
                             promover a
                             dispersão do
                             coagulante de
                             forma homogênea
                             e mais rápida
                             possível

Mistura Rápida

                                               12
Técnicas de Tratamento

                          Tipos Coagulantes

  Coagulante / Floculante                        Função
Sulfato de Alumínio -           Cátions polivalentes (Al3+, Fe3+, Fe2+,etc)
Al2(SO4)3                       neutralizam as cargas elétricas das
Cloreto férrico – FeCl3         partículas suspensas e os hidróxidos
                                metálicos (ex.: Al2(OH)3), ao adsorverem os
Sulfato 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.
Técnicas de Tratamento

                           Tipos Coagulantes
 Coagulante (Auxiliares)                         Função
Polímeros Aniônicos e       Geração de “pontes” entre as partículas já
Não-Iônicos                 coaguladas e a cadeia do polímero, gerando flocos
                            de maior diâmetro
Polímeros 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.
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)
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
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
Técnicas de Tratamento

   Coagulação - Alumínio




                           18
Técnicas de Tratamento

    Coagulação - Ferro




                         19
Técnicas de Tratamento

           Clarificação



 Coagulação (mistura rápida)
 Floculação (floculadores)
 Sedimentação (decantadores)



                                20
polímero
                    Alcalinizante
       coagulante




 captação                           coagulação               floculação    sedimentação


   Mistura rápida


Correção pH                         Fluoretação              Desinfecção     Filtração




                                         Processo de Clarificação
 Água final




                                                                                          21
Técnicas de Tratamento

       Clarificação




                       Alcalinizante
          coagulante
                                          CASA DE
                                          QUÍMICA



                                                    ÁGUA BRUTA




                                       MISTURA RÁPIDA

                                        FLOCULAÇÃO

                                        DECANTAÇÃO

                                                                 22
Técnicas de Tratamento

            Coagulação e floculação

 Coagulação (o que é ?): operação unitária
responsável pela desestabilização das partículas
coloidais em um sistema aquoso, preparando-as
para a sua remoção nas etapas subsequentes do
processo de tratamento.
 Para que serve ? finalidade de transformar as
impurezas finais que se encontram em suspensão,
em estado coloidal, e algumas que se encontram
dissolvidas, em partículas que possam ser
removidas pela decantação e filtração
                                                   23
Técnicas de Tratamento

            Coagulação e floculação

 Onde ? Câmara de Mistura e Floculadores
 Como ? adicionando-se a água bruta uma
substância química especial, denominada
coagulante que reagindo com a alcalinidade da
água, forma, dentre outros , produto insolúvel
destinado a remover as impurezas responsáveis
pela Cor, Turbidez, bem como bactérias, vírus e
outros elementos considerados indesejáveis
 Esses aglomerados gelatinosos por sua vez
se reúnem formando flocos.
                                                  24
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
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 águas
de cor e pH elevados
 Sílica ativada: aumenta eficiência coagulação,
formando flocos maiores
 Polieletrólitos: usado com coagulantes metálicos
para reduzir a dosagem (coagulantes), com o
aumento da densidade e do tamanho dos flocos.
                                                     26
Técnicas de Tratamento

  Coagulação e floculação
Técnicas de Tratamento

             Coagulação e floculação

 Floculação: tem com objetivo formar flocos ou
um ajuntamento de partículas, semelhantes a um
feixe de partículas fibrosas e porosas.
 Quando ? A etapa da aglomeração das partículas
é feita após a coagulação na fase de mistura rápida.
O normal da floculação é ser feita em 10 a 15
minutos com agitação moderada.



                                                       28
Técnicas de Tratamento

  Coagulação e floculação
Técnicas de Tratamento

              Coagulação e floculação
 Mistura rápida: é a que permite a dispersão dos
produtos químicos em proporção uniforme e
constante, de maneira rápida em pontos de
turbulência: calha Parshall ou vertedores.
 Mistura lenta: é o processo onde as partículas em
estado de equilíbrio se movimentam atraídas entre si
para 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
Técnicas de Tratamento

                  Floculação


          Tipos de Floculadores
 mecanizados (eixo vertical e horizontal)
 não mecanizados (chicanas com fluxo
horizontal ou vertical




                                             31
Técnicas de Tratamento

                 Clarificação

Sistemas de decantação




                         Sistemas de floculação




                                                  32
Técnicas de Tratamento

                     Clarificação


                               Sistema de floculação




Sistemas de decantação




                                                       33
Sistema de floculação - Mecanizada
       Técnicas de Tratamento

              Floculação




                                     34
Técnicas de Tratamento

             Floculação




Sistema de floculação - Mecanizada
                                     35
Sistema de floculação – Não
Mecanizada (Fluxo horizontal)




                                36
Sistema de floculação – Não
Mecanizada (Fluxo vertical)




                              37
Técnicas de Tratamento

    Floculadores (Tipos)




                           38
Técnicas de Tratamento

    Floculadores (Tipos)




                           39
Técnicas de Tratamento

    Floculadores (Tipos)




                           40
Técnicas de Tratamento

  Coagulação e floculação




                            41
Técnicas de Tratamento

                        Jar Test
 Como saber a dosagem ideal de coagulante e
alcalinizante ?
 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 o
pH ótimo para que ocorra o processo será determinada
pela adição de quantidades crescentes do coagulante
num pH pré-determinado. (pH – 5,0 a 8,0)
                                                        42
Técnicas de Tratamento

         Jar Test
Técnicas de Tratamento

                Jar Test (Procedimento)

 1. Coloca-se amostra da água bruta 1 (um) litro, em cada
copo do Jar Test. Mede-se o pH desta água bruta com o
medidor de pH.
 2. Nos copos são mergulhadas as palhetas do agitador,
as quais são colocadas a girar em baixa velocidade, para
manter a suspensão em condições equilibradas.
 3. Em seguida, sob agitação vigorosa (0,9 m/s) durante
01 minuto, deverá ser adicionados os produtos
coagulantes (e corretivo de pH) simultaneamente (etapa
de geração dos núcleos de flocos). (literatura – quadro de
dosagem/turbidez)
Técnicas de Tratamento

   Jar Test (Procedimento)

 Quadro de dosagem/turbidez




                               45
Técnicas de Tratamento

                Jar Test (Procedimento)

 4. Terminado o período de agitação rápida, diminui-se a
agitação para 0,3 m/s, deixando nesta faixa por 15-20
minutos, para favorecer o crescimento dos flocos.
 5. Terminados este tempo, desliga-se o aparelho e
aguarda-se por 8 a 10 minutos; tempo necessário para
que a maior parte dos flocos formados possam decantar.
 6. Verifica-se então em que copo com quantidade de
coagulante produziu boa decantação, ou seja, onde a água
se apresenta mais clarificada. A dose de coagulante usada
neste copo é a que deverá ser empregada para o
tratamento da água.
Técnicas de Tratamento

    Jar Test (Resultado)




Antes e após do jar teste
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
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
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
Técnicas de Tratamento

                        Dosagem Coagulante


 d – dosagem ideal - Jar                  100 kg de
test (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) ?
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)
Técnicas de Tratamento

    Produtos Químicos




                         53
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.
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%.
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.
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.
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.
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
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);
Técnicas de Tratamento

    Decantadores - Tipos

 Decantador Convencional:
62
63
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.
Técnicas de Tratamento

              Decantadores - Tipos

 Decantador de fluxo laminar (placas paralelas):
66
67
Técnicas de Tratamento

            Arranjos - Clarificação

                           Mistura rápida
                           Coagulação
                           Floculação
                           Sedimentação

                          CASA DE
                          QUÍMICA


Canal de água coagulada


                                             68
Técnicas de Tratamento

              Arranjos - Clarificação




 Mistura rápida        Canal de água coagulada   CASA DE
                                                  QUÍMICA
 Coagulação
 Floculação
 Sedimentação
                                                            69
Técnicas de Tratamento

             Arranjos - Clarificação




                   Canal de água coagulada


 Mistura rápida                             CASA DE

 Coagulação                                 QUÍMICA


 Floculação
 Sedimentação
                                                       70
Técnicas de Tratamento

               Arranjo - Clarificação

 Regra Geral: quanto mais próximo a câmara de
mistura rápida estiver dos tanques de floculação,
maior eficiência
 Motivo: nos canais inicia-se uma floculação a
gradientes baixos, formando flocos fracos que
serão rompidos em decorrência dos gradientes
mais elevados no início dos tanques de floculação.
 ABNT – percurso (canal) max. 60 seg. Se houver
sistema agitação (canal) pode aumentar max. 3 min
                                                     71
Técnicas de Tratamento

                 Estudo de Caso

 Mini Seminário – Avaliação da eficiência do
  Sulfato Férrico em diferentes temperaturas




                                                72
Onde Estudar a Aula de Hoje


Nos 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 de
Tratamento de Água)
Contato




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  • 1. Tratamento de Água e Efluentes 2º. Sem./2010 Eng.Ambiental
  • 2. Programa I 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. 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
  • 5. Esquema Convencional Produtos Aerador Químicos Rio ou lago Sedimentador Capitação Reator de mistura Floculador Químicos controle Lodo de pH e fluoretação Agente oxidante Poço Filtro areia Reservatório Agua Tratada Câmara desinfecção
  • 6. Técnicas de Tratamento Principais Efeitos Parâmetro Processos Aeração Sedimen- Filtração Coagula- Correção Desinfec- tação lenta ção e dureza e ção filtração filtração rápida rápida Bactérias 0 ++ ++++ ++++ (7) +++ (9) ++++ Cor 0 0 ++ ++++ ++++ 0 (10) Turbidez 0 +++ ++++ (6) ++++ +++++ 0 Odor/Sabor ++++ (1) + +++ ++ ++ ++++ (11)(12) Dureza + 0 0 -- ++++ 0 Corrosão +++ (2) 0 0 - - (8) variável 0 - - - (3) Fe e Mn +++ (4) + (5) ++++ (5) ++++ (5) ++ 0 (10) + Efeito favorável - Efeito adverso 6
  • 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. Técnicas de Tratamento Sólidos – por tamanho Removidos por Removidos por sedimentação processos de simples e Removidos por clarificação e partículas + finas processos filtração complementação especiais com filtração 8
  • 9. Técnicas de Tratamento Mistura Rápida Solvente Colóide Coagulante 9
  • 10. Agente oxidante Agente oxidante Alcalinizante coagulante polímero captação coagulação floculação sedimentação polímero Agente oxidante Correção pH Fluoretação Desinfecção Filtração Agente oxidante Alcalinizante Flúor Água final 10
  • 11. Alcalinizante coagulante captação coagulação floculação sedimentação Mistura rápida Correção pH Fluoretação Desinfecção Filtração Água final 11
  • 12. Técnicas de Tratamento Mistura Rápida Finalidade de promover a dispersão do coagulante de forma homogênea e mais rápida possível Mistura Rápida 12
  • 13. Técnicas de Tratamento Tipos Coagulantes Coagulante / Floculante Função Sulfato de Alumínio - Cátions polivalentes (Al3+, Fe3+, Fe2+,etc) Al2(SO4)3 neutralizam as cargas elétricas das Cloreto férrico – FeCl3 partículas suspensas e os hidróxidos metálicos (ex.: Al2(OH)3), ao adsorverem os Sulfato 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. Técnicas de Tratamento Tipos Coagulantes Coagulante (Auxiliares) Função Polímeros Aniônicos e Geração de “pontes” entre as partículas já Não-Iônicos coaguladas e a cadeia do polímero, gerando flocos de maior diâmetro Polímeros 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. 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. 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. 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. Técnicas de Tratamento Coagulação - Alumínio 18
  • 19. Técnicas de Tratamento Coagulação - Ferro 19
  • 20. Técnicas de Tratamento Clarificação  Coagulação (mistura rápida)  Floculação (floculadores)  Sedimentação (decantadores) 20
  • 21. polímero Alcalinizante coagulante captação coagulação floculação sedimentação Mistura rápida Correção pH Fluoretação Desinfecção Filtração  Processo de Clarificação Água final 21
  • 22. Técnicas de Tratamento Clarificação Alcalinizante coagulante CASA DE QUÍMICA ÁGUA BRUTA MISTURA RÁPIDA FLOCULAÇÃO DECANTAÇÃO 22
  • 23. Técnicas de Tratamento Coagulação e floculação  Coagulação (o que é ?): operação unitária responsável pela desestabilização das partículas coloidais em um sistema aquoso, preparando-as para a sua remoção nas etapas subsequentes do processo de tratamento.  Para que serve ? finalidade de transformar as impurezas finais que se encontram em suspensão, em estado coloidal, e algumas que se encontram dissolvidas, em partículas que possam ser removidas pela decantação e filtração 23
  • 24. Técnicas de Tratamento Coagulação e floculação  Onde ? Câmara de Mistura e Floculadores  Como ? adicionando-se a água bruta uma substância química especial, denominada coagulante que reagindo com a alcalinidade da água, forma, dentre outros , produto insolúvel destinado a remover as impurezas responsáveis pela Cor, Turbidez, bem como bactérias, vírus e outros elementos considerados indesejáveis  Esses aglomerados gelatinosos por sua vez se reúnem formando flocos. 24
  • 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. 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 águas de cor e pH elevados  Sílica ativada: aumenta eficiência coagulação, formando flocos maiores  Polieletrólitos: usado com coagulantes metálicos para reduzir a dosagem (coagulantes), com o aumento da densidade e do tamanho dos flocos. 26
  • 27. Técnicas de Tratamento Coagulação e floculação
  • 28. Técnicas de Tratamento Coagulação e floculação  Floculação: tem com objetivo formar flocos ou um ajuntamento de partículas, semelhantes a um feixe de partículas fibrosas e porosas.  Quando ? A etapa da aglomeração das partículas é feita após a coagulação na fase de mistura rápida. O normal da floculação é ser feita em 10 a 15 minutos com agitação moderada. 28
  • 29. Técnicas de Tratamento Coagulação e floculação
  • 30. Técnicas de Tratamento Coagulação e floculação  Mistura rápida: é a que permite a dispersão dos produtos químicos em proporção uniforme e constante, de maneira rápida em pontos de turbulência: calha Parshall ou vertedores.  Mistura lenta: é o processo onde as partículas em estado de equilíbrio se movimentam atraídas entre si para 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. Técnicas de Tratamento Floculação  Tipos de Floculadores  mecanizados (eixo vertical e horizontal)  não mecanizados (chicanas com fluxo horizontal ou vertical 31
  • 32. Técnicas de Tratamento Clarificação Sistemas de decantação Sistemas de floculação 32
  • 33. Técnicas de Tratamento Clarificação Sistema de floculação Sistemas de decantação 33
  • 34. Sistema de floculação - Mecanizada Técnicas de Tratamento Floculação 34
  • 35. Técnicas de Tratamento Floculação Sistema de floculação - Mecanizada 35
  • 36. Sistema de floculação – Não Mecanizada (Fluxo horizontal) 36
  • 37. Sistema de floculação – Não Mecanizada (Fluxo vertical) 37
  • 38. Técnicas de Tratamento Floculadores (Tipos) 38
  • 39. Técnicas de Tratamento Floculadores (Tipos) 39
  • 40. Técnicas de Tratamento Floculadores (Tipos) 40
  • 41. Técnicas de Tratamento Coagulação e floculação 41
  • 42. Técnicas de Tratamento Jar Test  Como saber a dosagem ideal de coagulante e alcalinizante ?  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 o pH ótimo para que ocorra o processo será determinada pela adição de quantidades crescentes do coagulante num pH pré-determinado. (pH – 5,0 a 8,0) 42
  • 44. Técnicas de Tratamento Jar Test (Procedimento)  1. Coloca-se amostra da água bruta 1 (um) litro, em cada copo do Jar Test. Mede-se o pH desta água bruta com o medidor de pH.  2. Nos copos são mergulhadas as palhetas do agitador, as quais são colocadas a girar em baixa velocidade, para manter a suspensão em condições equilibradas.  3. Em seguida, sob agitação vigorosa (0,9 m/s) durante 01 minuto, deverá ser adicionados os produtos coagulantes (e corretivo de pH) simultaneamente (etapa de geração dos núcleos de flocos). (literatura – quadro de dosagem/turbidez)
  • 45. Técnicas de Tratamento Jar Test (Procedimento)  Quadro de dosagem/turbidez 45
  • 46. Técnicas de Tratamento Jar Test (Procedimento)  4. Terminado o período de agitação rápida, diminui-se a agitação para 0,3 m/s, deixando nesta faixa por 15-20 minutos, para favorecer o crescimento dos flocos.  5. Terminados este tempo, desliga-se o aparelho e aguarda-se por 8 a 10 minutos; tempo necessário para que a maior parte dos flocos formados possam decantar.  6. Verifica-se então em que copo com quantidade de coagulante produziu boa decantação, ou seja, onde a água se apresenta mais clarificada. A dose de coagulante usada neste copo é a que deverá ser empregada para o tratamento da água.
  • 47. Técnicas de Tratamento Jar Test (Resultado) Antes e após do jar teste
  • 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. 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. 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. Técnicas de Tratamento Dosagem Coagulante d – dosagem ideal - Jar 100 kg de test (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. 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. Técnicas de Tratamento Produtos Químicos 53
  • 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Técnicas de Tratamento Decantadores - Tipos  Decantador Convencional:
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  • 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. Técnicas de Tratamento Decantadores - Tipos  Decantador de fluxo laminar (placas paralelas):
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  • 68. Técnicas de Tratamento Arranjos - Clarificação  Mistura rápida  Coagulação  Floculação  Sedimentação CASA DE QUÍMICA Canal de água coagulada 68
  • 69. Técnicas de Tratamento Arranjos - Clarificação  Mistura rápida Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA  Coagulação  Floculação  Sedimentação 69
  • 70. Técnicas de Tratamento Arranjos - Clarificação Canal de água coagulada  Mistura rápida CASA DE  Coagulação QUÍMICA  Floculação  Sedimentação 70
  • 71. Técnicas de Tratamento Arranjo - Clarificação  Regra Geral: quanto mais próximo a câmara de mistura rápida estiver dos tanques de floculação, maior eficiência  Motivo: nos canais inicia-se uma floculação a gradientes baixos, formando flocos fracos que serão rompidos em decorrência dos gradientes mais elevados no início dos tanques de floculação.  ABNT – percurso (canal) max. 60 seg. Se houver sistema agitação (canal) pode aumentar max. 3 min 71
  • 72. Técnicas de Tratamento Estudo de Caso  Mini Seminário – Avaliação da eficiência do Sulfato Férrico em diferentes temperaturas 72
  • 73. Onde Estudar a Aula de Hoje Nos 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 de Tratamento de Água)
  • 74. Contato 74