Aula 07 - Tecnicas de tratamento - parte 3 - 08.09

11.691 visualizações

Publicada em

Prof. Nelson Virgilio

Publicada em: Educação
1 comentário
4 gostaram
Estatísticas
Notas
Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
11.691
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
10
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
855
Comentários
1
Gostaram
4
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Aula 07 - Tecnicas de tratamento - parte 3 - 08.09

  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 – Avaliação da eficiência do Sulfato Férrico em diferentes temperaturas. Processo de Filtração e Equipamentos para Tratamento de Água Estudo de Caso – Caetité Contaminação por Urânio
  4. 4. Técnicas de Tratamento Estudo de Caso Mini Seminário – Avaliação da eficiência do Sulfato Férrico em diferentes temperaturas 4
  5. 5. Técnicas de Tratamento Filtração
  6. 6. 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
  7. 7. Técnicas de Tratamento Filtração - Sólidos 7
  8. 8. Técnicas de Tratamento Filtração - 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 8
  9. 9. Técnicas de Tratamento Filtração - 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 normalAdaptado: Richter, Carlos – Tratamento de Água – TecnologiaAtualizada, Ed. Blücher Ltda 9
  10. 10. Técnicas de Tratamento Maquetes Virtuaishttp://www.finep.gov.br/prosab/produtos.htm#download 10
  11. 11. Técnicas de Tratamento Filtração – O que é ? ... “A filtração consiste na remoção de partículassuspensas, partículas coloidais e de microrganismospresentes na água. Isto ocorre através do seuescoamento por um meio poroso, seja ele constituídopor areia, carvão antracito ou qualquer outro materialgranular”. Para o tratamento de água ... “Processo que temcomo função principal a remoção de partículasresponsáveis pela “cor” e “turbidez” cuja a presençareduziria a eficácia da etapa de desinfecção nainativação dos microrganismos patogênicos” 11
  12. 12. Técnicas de Tratamento Filtração  Qual a importância no tratamento de água ?“Além de auxiliar a etapa de desinfecção removendopartículas, cabe a filtração, talvez a função maisimportante como etapa corretiva, proveniente de possíveisfalhas ocorridas na coagulação, floculação esedimentação (clarificação)”. 12
  13. 13. Técnicas de Tratamento Filtração A filtração é um processo ou uma operaçãounitária ?  Filtração rápida – conjunção de mecanismos que interferem nos fenômenos físico e químicos (processo)  Filtração lenta – conjunção de mecanismos que interferem nos fenômenos físicos e biológicos (operação) 13
  14. 14. Técnicas de Tratamento Filtração - Classificação Com relação ao tipo de filtração Com relação ao tratamento Com relação ao sentido de escoamento Com relação ao meio filtrante Com relação ao seu controle hidráulico
  15. 15. Técnicas de Tratamento Filtração - Classificação Com relação ao tipo de filtração Filtração em meio granular  Filtros lentos  Filtros rápidos  Filtros de camada profunda
  16. 16. Técnicas de Tratamento Filtração - Classificação Com relação ao tipo de filtração Filtração em membrana  Osmose reversa  Nanofiltração  Ultrafiltração  Microfiltração
  17. 17. Técnicas de Tratamento Filtração - Classificação Micro Filtração 0.1 a 10 micras Bacterias, Solidos Finos Ultra Filtração 0.005 a 0.05 micras Organicos, Endotoxinas Nano Filtração 0.0005 a 0.005 micras Dureza, Ions Divalentes Osmose Reversa 0.0001 a 0.001 micras Sais, Ions Monovalentes Água 17
  18. 18. Técnicas de Tratamento Filtração - Classificação  Com relação ao tratamento Filtração convencionalcaptação coagulação floculação sedimentação Água final Desinfecção Filtração
  19. 19. Técnicas de Tratamento Filtração - Classificação  Com relação ao tratamento Filtração diretacaptação coagulação floculação sedimentação Água final Desinfecção Filtração
  20. 20. Técnicas de Tratamento Filtração - Classificação  Com relação ao tratamento Filtração em linhacaptação coagulação floculação sedimentação Água final Desinfecção Filtração
  21. 21. Técnicas de Tratamento Filtração - Classificação  Concepção da ETA em função da qualidade da água brutaCaracterísticas da Filtração direta Filtração em linha água bruta Turbidez (UNT) 50 25 (15) (5) Cor real (U.C) 50 25 (Cor aparente < 20) (Cor aparente < 15)Densidade algas 1.000 500 (UPA/ml) (500) (100)
  22. 22. Técnicas de Tratamento Filtração - Classificação Com relação ao sentido de escoamentoFiltração descendente Filtração ascendente
  23. 23. Técnicas de Tratamento Filtração - Classificação  Com relação ao meio filtrante Antracito Antracito Areia ou Antracito Areia Areia granadaCamada simples Dupla camada Tripla camada
  24. 24. Técnicas de Tratamento Filtração - Classificação  Com relação ao controle hidráulico Q Q q A filtração h - Altura do nível d’água acima doh meio filtrante Af • Taxa de filtração constante Antracito • com variação de nível • sem variação de nível Areia • Taxa declinante 24
  25. 25. Técnicas de Tratamento Filtração Taxa filtração (ou velocidade de aproximação) Q Af m3 q .dia m2 • Taxa de Filtração Antracito • Lenta  3 a 9 m3/m2.dia • Rápida  100 a 1.000 m3/m2.dia Areia 25
  26. 26. Técnicas de Tratamento Pré-filtração (pedregulho) Ascendente Filtração Lenta descendente ascendente Pressão descendente Rápida ascendente Gravidade descendente1.Precedida de floculação e decantação convencional2.Simultânea com microfloculação e microdecantação 26
  27. 27. Técnicas de Tratamento Filtração Qual filtração escolher, rápida ou lenta ?  Vai depender de:  volume de água a ser tratada  qualidade da água bruta 27
  28. 28. Técnicas de Tratamento Filtros Lentos 28
  29. 29. Técnicas de Tratamento Filtração Lenta “Um filtro lento de areia é simplesmente um leito de areia apoiado por outro leito de cascalho, contido em uma caixa, com uma entrada para água bruta e uma saída para água tratada (SOLONA,1995)”. A filtração lenta: taxa de filtração duzentas vezes menor quena filtração rápida. A água pode demorar 2 ou mais horas da entrada à saída. Durante a passagem pelo meio filtrante, a água mudacontinuamente de direção, favorecendo o contato entre asimpurezas e os grãos do meio filtrante, com retenção de partedelas, principalmente em até 40 cm de profundidade resultandoem várias ações distintas: transporte, aderência e atividadebiológica. 29
  30. 30. Técnicas de Tratamento Filtração Lenta A prova mais concreta da eficiência da filtração lenta emremover microrganismos ocorreu em 1892, através daexperiência vivenciada por 2 comunidades vizinhas,Hamburgo e Altona (Alemanha) que utilizavam águas do rioElba. Em Hamburgo o tratamento era por sedimentaçãosimples. Em Altona era por Filtração Lenta. Com acontaminação do rio Elba houve uma epidemia de cóleracausando a morte de 7500 pessoas em Hamburgo, o mesmonão aconteceu em Altona. Epidemias subseqüentes em várias partes do mundoconfirmaram a importância da filtração antes do consumo daágua. 30
  31. 31. Algas presentes – Filtração Lenta (antes)
  32. 32. Algas presentes – Pós Filtração Lenta
  33. 33. Técnicas de Tratamento Filtração Lenta  Como opera uma filtração lenta ? fluxo descendente ou ascendente Taxas de filtração variam entre 3 a 9 m3/m2.dia Inconveniente taxas de filtração baixas (baixademanda) Aplicáveis apenas p/ águas de pouca turbidez (<50 UT) Necessita de grandes áreas (terreno) e obrascivis 33
  34. 34. Técnicas de Tratamento Filtros Lentos Camadas constituintes do filtro: carvão antracito, areia e pedregulho em diferentes granulometrias e fundo falso em PVC 34
  35. 35. Técnicas de Tratamento Filtros Lentos 25 a 30 cm livreH = 2,50 a 3,60 m água 85 a 140 cm Meio Filtrante  isento de matéria orgânica Meio Filtrante 90 a 110 cm  peneiras > 0,15 e < 1,41 mm  de= 0,30 mm e d60= 0,75 mm 25 a 35 cm Cascalho 25 a 45 cm dreno Camadas 35
  36. 36. Técnicas de Tratamento Filtros Lentos - Resultados  remoção turbidez – 100%H = 2,50 a 3,60 m  remoção cor (baixa) < 30%  remoção de ferro – até 60% Meio Filtrante  remoção sabor/odor – BOA  remoção bactérias – MUITO Cascalho BOA > 95% dreno 36
  37. 37. Técnicas de Tratamento Filtros Lentos - Zonas superfície de coesão ou Schmutzdecke zona autótrofa Camada de areiazona heterótrofa Camada de Brita Dreno 37
  38. 38. Técnicas de Tratamento Filtração Lenta Vantagens  facilidade e simplicidade operacional  baixo custo de manutenção  facilidade de controle  grande remoção de bactérias Desvantagens  baixa velocidade de filtração  inviável para turbidez > 40 ppm  inviável para turbidez + cor > 50 ppm  grandes áreas de ocupação 38
  39. 39. Técnicas de Tratamento Filtração LentaFiltro lento (Capão Bonito-SP) ETA construída em 1992, ocupa uma área de 66 m² com capacidade de tratar 1,5 L/s de água. 39
  40. 40. Técnicas de Tratamento Filtração Rápida O que é uma filtração rápida ?  composto de areia lavada e peneirada em camadas, o fundo com cascalho e em cima areia fina. A água passa da areia fina para o cascalho e é recolhida por drenos ou cripinas subterrâneas. A lavagem é por reversão com água que é recolhida nas calhas 40
  41. 41. Técnicas de Tratamento Filtração Rápida 41
  42. 42. Técnicas de Tratamento Filtração Rápida ascendente Pressão descendenteRápida ascendente Gravidade descendente 42
  43. 43. Técnicas de Tratamento Filtração Rápida 43
  44. 44. Técnicas de Tratamento Filtração Rápida  Filtração de Fluxo Descendente Pode ser de camada simples (areia) ou decamada dupla (areia e antracito) 44
  45. 45. Técnicas de Tratamento Filtração Rápida  Filtração de Fluxo Descendente A água percorre a camada filtrante de cima parabaixo, do material mais fino para o material maisgrosso. Sua elevada eficiência na remoção de cor,turbidez e microrganismos patogênicos(coliformes, vírus, protozoários) deve-seprincipalmente à uniformidade do leito, à formageométrica dos grãos e ao tamanho daspartículas. 45
  46. 46. Técnicas de Tratamento Filtração Rápida Dados Operacionais  taxa 120 a 150 m3/m2.dia  perda carga final – 2,0 mH = 4,20 a 5,40 m entrada água 1,8 a 2,3 m  lavagem em intervalos de 20 a 40 min em contracorrente 0,40 a 0,70 m Meio Filtrante Meio Filtrante  camada de areia 0,45 m Cascalho  peneiras > 0,7 e < 0,8 mm  coef. uniformidade < 2,0 46
  47. 47. Técnicas de Tratamento Filtração Rápida  Filtração de Fluxo Ascendente (tipo Russo) Filtros de correntes ascendentes ou clarificadores de contato Funciona em sentido inverso (fluxo de baixo para cima). Indicados para águas de baixa turbidez e pouco conteúdo mineral São semelhantes aos FFD (fluxo invertido) 47
  48. 48. Técnicas de Tratamento Filtração Rápida  Filtração de Fluxo Ascendente (tipo Russo) Dispensa a floculação e a decantação, sendoaplicado um coagulante alguns minutos antes dafiltração. O fluxo de água encontra um material maisgrosseiro nas camadas inferiores do meio filtrantee material mais fino na parte superior. A lavagem é feita com uma corrente de água nomesmo sentido da filtração (sob pressão) 48
  49. 49. Técnicas de Tratamento Filtração Rápida  Filtração de Fluxo Ascendente (tipo Russo) A disposição do meio filtrante em relação aosentido do escoamento da água, faz com que aágua mais impura encontre primeiramente omaterial mais grosseiro (maior porosidade). A medida em que a água vai se livrando dasimpurezas, no seu movimento ascendente, ela vaiencontrando meios cada vez mais finos e demenor porosidade 49
  50. 50. Técnicas de Tratamento Filtração Rápida  Filtração de Fluxo Ascendente (tipo Russo)  Características da Águas pouco poluídas pouco contaminadas baixa turbidez (< 50 UT) baixo teor de sólidos em suspenção (até 150 mg/L) sem variações repentinas de qualidade 50
  51. 51. Técnicas de Tratamento Filtração Rápida Dados Operacionais  taxa 120 a 150 m3/m2.dia  perda carga final – 2,0 mH = 4,20 a 5,40 m Saída água 1,8 a 2,3 m  lavagem de 6 a 8 min com velocidade ascensional de 1.000 a 1.300 m3/m2.dia 2,0 a 2,5 m Meio Filtrante Meio Filtrante  camada de areia 0,4 a 0,6 m Cascalho  peneiras > 0,7 e < 0,8 mm  coef. uniformidade < 2,0 Fluxo ascendente 51
  52. 52. ETA SUBURBANAA ETA Suburbana foi implantada em 1971 e ampliada em 1976, passando de 04(quatro) para 08 (oito) filtros de fluxo ascendente (filtros russos).Utiliza água proveniente do barramento Ipitanga II e pode tratar até ± 400 l/s. Estesistema só opera nos períodos de maior demanda de água.FONTE: EMBASA
  53. 53. Técnicas de Tratamento Filtração Rápida (FFA) Vantagens  boa coagulação e floculação  elimina instalações de clarificação  reduz consumo de coagulante (até 30%)  períodos de funcionamento maior Desvantagens  mistura da água de lavagem com água bruta  limitações em relação a qualidade da água  possibilidade de ocorrer a fluidificação do leito  primeiras águas após lavagem, comprometidas 53
  54. 54. Técnicas de Tratamento Dupla Filtração  Dupla Filtração ou Superfiltros Nova geração de instalações de Trat. Água,aplicável a pequenas comunidades, comapreciáveis vantagens técnicas e econômicas Alia as vantagens dos FFA (russos) com asegurança dos filtros rápidos convencionais(americanos) Melhoria em relação ao sistema russo, devido aredução do efeito de arraste da camada superior(fluidização da areia) na água filtrada 54
  55. 55. Técnicas de Tratamento Dupla Filtração 55
  56. 56. Técnicas de Tratamento Vídeo 56
  57. 57. Técnicas de Tratamento Meio Filtrante Características dos MateriaisMateri Altura Diâme C.Unif. d60 Massa Porosida Coef. al (m) tro (mm) específi de Esfericid efetivo ca ade (mm) (kg/m3)Areia 0,3 0,5 1,5 0,75 2.750 0,45 0,80Antrac 0,5 1,0 1,5 1,5 1.600 0,55 0,55 ito 57
  58. 58. Técnicas de Tratamento Meio Filtrante O que é carvão antracito ?  carvão vegetal  extraído da queimas das árvores  carvão mineral  extraído da terra, são de 4 tipos: turfa – linhito – hulha – antracito  Em ordem de quantidade de carbono, o antracito é o "melhor" carvão, pois tem maior porcentagem de carbono e menos de impurezas.  tem capacidade de adsorção além da filtração, o que proporciona benefícios tanto operacionais quanto para a qualidade da água tratada http://www.carboniferacriciuma.com.br/site/produtos/carbotrat_ap/ 58
  59. 59. Técnicas de Tratamento Meio Filtrante Granulometria crivos de malhas (peneiras) 59
  60. 60. Técnicas de Tratamento Meio Filtrante O que é Curva Granulométrica ? A análise granulométrica obtém-se fazendo passar uma certa quantidade de sedimentos desagregados por um conjunto de crivos de malha cada vez menor e pesando o material retido em cada crivo. A curva granulométrica é a curva obtida a partir do valor da percentagem acumulada do material que passa ou fica nos diversos crivos é representado depois num gráfico em escala milimétrica e os calibres dos materiais em escala logarítmica. 60
  61. 61. Técnicas de Tratamento Meio Filtrante Granulometria da Areia Indicada para Filtração Lenta (Curva Granulométrica) 100 90 80% passa acumulada 70 60 50 40 30 20 10 0 dmaior grão 1 d60 d10 0,1 10 dmenor grão 0,01 Abertura Malha (mm) 61
  62. 62. Técnicas de Tratamento Meio Filtrante O que é Coeficiente de Uniformidade ? Parâmetro que se obtém fazendo passar uma determinada quantidade de sedimentos desagregados por um jogo de crivos de malha cada vez menor. Corresponde à razão entre o calibre da malha do crivo que deixa passar 60% ou reter 40% do material e o calibre da malha do crivo que deixa passar 10% ou reter 90% do material 62
  63. 63. Técnicas de Tratamento Meio Filtrante Qual o significado físico do Coeficiente de Uniformidade ? Esta relacionado com a penetração das impurezas ao longo do meio filtrante. Quanto menor for o coeficiente, mais uniforme será o material granular, e portanto mais profunda será a penetração de impurezas e mais longa será a duração da carreira de filtração. 63
  64. 64. Técnicas de Tratamento Meio Filtrante O tamanho dos grãos A escolha da granulometria do meio filtrante depende da tecnologia a ser empregada e das variáveis como: Taxa de filtração Carga hidráulica disponível Qualidade do afluente Qualidade final desejável Sistema de lavagem Espessura da camada filtrante, etc 64
  65. 65. Técnicas de Tratamento Meio Filtrante Diâmetro médio efetivo D10 – tamanho equivalente a 10% (em peso) do material que passa Caracteriza o menor diâmetro de partícula na classificação; Indica o tamanho mínimo da partícula que será removida pela areia 65
  66. 66. Técnicas de Tratamento Meio Filtrante 66
  67. 67. Técnicas de Tratamento Meio Filtrante Forma e Geometria dos Grãos Exercem grande influência na perda de carga do meio filtrante limpo, Quanto mais irregular a forma geométrica dos grãos, melhor será o desempenho durante a filtração Grãos arredondados são mais eficientes durante a lavagem, além de perda de carga final entre 20 a 30% inferior comparados aos grãos irregulares 67
  68. 68. Técnicas de Tratamento Meio Filtrante 68
  69. 69. Técnicas de Tratamento Processo Filtração Perda de carga idealH imp H t  H 0  H impH 0 Tempo Etapa intermediária Turbidez efluente Etapa inicial Valor limite Tempo Transpasse 69
  70. 70. Técnicas de Tratamento Filtração - Critérios Nova Campanha (fim da carreira) Turbidez da água filtrada superior a um valor pré-determinado (geralmente > 0,5 UNT) Perda de carga igual ou superior a carga hidráulica máxima disponível (geralmente de 2,0 a 3,0 m) Campanha de filtração com duração > a 40 h 70
  71. 71. Técnicas de Tratamento Filtração - Tendências Novo filtro de água com capacidade para eliminar bactériasA nova tecnologia, foi desenvolvida a partir de nanotecnologia e permiteformar um campo elétrico de 20 volts, que elimina os microrganismos. É formado por fios de prata e tubos com medidas na casa da bilionésima parte do metro. Em vez de reter as bactérias para limpar a água, como fazem outros filtros, o novo modelo mata os micro-organismos. As bactérias são mortas ao passar pelo campo elétrico existente na superfície altamente condutora do filtro.Fonte: www.ipjornal.com 71
  72. 72. Técnicas de Tratamento Estudo de Caso Mini Seminário – ????? 72
  73. 73. Onde Estudar a Aula de HojeNos Livros• Azevedo Netto, José & Richter, Carlos –Tratamento de Água – Tecnologia Atualizada – Ed.Blücher ( Cap. 12 a 18)• Libânio, Marcelo – Fundamentos de Qualidade eTratamento de Água – Ed. Átomo (Cap. 9 a 12)
  74. 74. Contato 74

×