AULA-4-Agatha.pdf

L/O/G/O
Química Ambiental
Química das Águas - Parte 3
 Purificação de águas
- Tratamento de água para abastecimento
- Tratamento de esgoto
Agatha Lopes
2° semestre 2016
Departamento de Química – UFJF

www.themegallery.com
Art. 225. Todos têm direito ao meio
ambiente ecologicamente equilibrado, bem
de uso comum do povo e essencial à sadia
qualidade de vida, impondo-se ao Poder
Público e à coletividade o dever de defendê-
lo e preservá-lo para os presentes e as
futuras gerações
A Constituição Federal de 1988 dispõe:
2

Água potável
70% (38% em 1990)
94% da população
98% (92% em 1990)
De acordo com o relatório da Unicef em 2015:
Uma em cada três pessoas no mundo – cerca de
2,4 bilhões de indivíduos – ainda não têm acesso a
serviços de saneamento básico e água potável.
3

Brasil possui 12% da reserva hídrica
do planeta, com os maiores recursos
superficiais (Bacias hidrográficas do
Amazonas e Paraná) e subterrâneos
(Bacias Sedimentares do Paraná,
Piauí, Maranhão).
As águas utilizadas para consumo
humano e para as atividades
socioeconômicas são retiradas de
rios, lagos, represas e aquíferos.
4

Escassez
Desperdício 
Abundância
Imagens: http://turmadamonica.uol.com.br/

REAPROVEITAMENTO
Tratamento de água
Tratamento de esgoto
REUSO
A CRISE DA ÁGUA
5

 Depende da finalidade para qual a água se destina.
Substituir parte da água potável para destinos com padrões
menos restritivos, por uma de qualidade inferior.
- Urbano - Industrial
- Agrícola - Recreação
Toda água deve ser tratada?
6

Água para abastecimento - Fontes
Águas superficiais
Lagos, rios, riachos.
Mais expostas à poluição
Fontes não Potáveis
Estação de Tratamento de Água
Águas subterrâneas:
Aquíferos
Poços, minas, ...
 Fontes Potáveis
 Desinfecção
7

Estação de Tratamento de Água (ETA)
 Principais objetivos:
• A remoção de material particulado, bactérias e algas;
• Remoção da matéria orgânica dissolvida;
• 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.
8

ETA - Esquema simplificado
Imagens: http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Agua/Agua7.php
9

Etapas do tratamento da água
Captação e bombeamento
 A água passa por um sistema de grades que impede a
entrada de elementos macroscópicos, como folhas, galhos e
outros detritos.
Após a captação, a água é bombeada com vazões controladas
até as estações de tratamento da água.
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• Cloração: a presença do cloro deixa os metais menos
solúveis e destrói partes dos microrganismos.
– A pré-cloração hoje está sendo evitada, pois o cloro reage com
substâncias orgânicas presentes na água produzindo
trialometanos (THM): CHX3 (X = cloro, bromo).
– Os THM não são removidos da água através do tratamento
convencional.
 Deve-se assegurar que a matéria orgânica esteja ausente da água
que vai ser submetida à cloração !
• Alcalinização: adição de hidróxido de sódio para adequar
o valor de pH para as fases seguintes do tratamento.
Pré-tratamento
11

Adição de um coagulante, geralmente sulfato de alumínio,
seguido de uma agitação violenta da água para provocar a
desestabilização das partículas de sujeira, facilitando sua
agregação.
Coagulação
Os hidróxidos gelatinosos
insolúveis formados vão
encapsular as partículas
suspensas na água.
12

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.
A floculação ocorre em
um tempo muito maior
do que a coagulação.
13

Decantação
É um processo de separação física das partículas em
suspensão, clarificando a água e reduzindo em grande
porcentagem as impurezas.
Processo dura cerca de 3 h
O material sedimentado
constitui o lodo, onde
predominam matéria orgânica,
hidróxido de alumínio e
impurezas diversas.
 Estação de tratamento de
sólidos
14

Filtração
Na filtração, a água passa
por várias camadas
filtrantes onde ocorre a
retenção das impurezas não
retidas pelos decantadores.
A água da superfície do
decantador é recolhida por
canaletas e levada a
dezenas de filtros
verticais: a água entra por
cima deles e sai por baixo
15

 Para garantir a qualidade da água, após a clarificação é
feita a desinfecção.
 O método mais econômico e usual para a desinfecção da
água em sistemas públicos é a cloração.
Clarificação.
Nesta fase, todas as
partículas de impurezas são
removidas deixando a água
límpida.
 Mas ainda não está pronta
para ser usada.
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Desinfecção - Cloração
 Usado para destruição de microorganismos presentes na
água, que não foram retidos nas etapas anteriores.
O cloro é aplicado em forma de gás ou em soluções de
hipoclorito.
 O gás cloro reage quase completamente com a água
formando o ácido hipocloroso.
 Em pH mais alcalinos, o ácido hipocloroso se dissocia
17

É um método confiável, de relativo baixo custo, simplicidade
operacional.
O excesso no tratamento favorece a biossegurança no
transporte e armazenamento da água tratada.
 O composto de maior preocupação que pode ser formado
quando usa a desinfecção com cloro é o CHCl3: clorofórmio
Produto da reação do HOCl com matéria orgânica.
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Fluoretação
A aplicação do flúor pode uma etapa adicional, e tem como
função de colaborar para redução da incidência da cárie
dentária.
O flúor é aplicado na água usando como produtos
fluorsilicato de sódio ou ácido fluorsilícico.
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Etapas finais
Análises físico-químicas e
microbiológicas para atestar a
qualidade da água. Reservatório  Distribuição
Portaria n° 2914 do Ministério da
Saúde, de 12 de dezembro de 2011.
20

Encaminhado para a desidratação - estabilização química e
microbiológica.
A secagem pode ser feita de várias formas: evaporação em leitos,
uso de filtros (tipo prensa), etc.
Lodo (decantação) - Linha SÓLIDA
Após tratado é transportado para um
destino final adequado.
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Resíduos líquidos gerados por fonte poluidoras e lançadas na
rede coletora de esgoto ou corpos receptores através de
canalizações, bem como por outro dispositivo de transporte.
Efluentes
Os poluentes atingem o corpo
d’agua distribuídos ao longo
de parte de sua extensão.
Os poluentes atingem o
corpo d’agua de forma
concentrada.
Apenas 39% dos
esgotos são tratados
48,6% da população tem
acesso à coleta de esgoto
22

A constituição dos esgotos domésticos é:
99,9% Água e 0,1% Sólidos
• sólidos suspensos,
• sólidos dissolvidos,
• matéria orgânica,
• nutrientes (N, P),
• organismos patogênicos (vírus, bactérias)
 O esgoto, sem tratamento, provoca dois efeitos negativos
na água em que é lançado:
• Diminuição do O2 dissolvido
• Aumento na emissão de CH4 e CO2
23
Quanto pior a qualidade da água
bruta recolhida na fonte, maior será
o esforço para o tratamento da água.

Possibilidades para tratamento
 Decomposição da matéria orgânica antes do seu
lançamento em corpos de água.
1) Tratamentos aeróbios
2) Tratamentos anaeróbios
3) Tratamento “misto”
O esgoto deve ser tratado em local apropriado
Estações de Tratamento de Efluentes – ETE
A água resultante pode ser
reutilizada em processos industriais
ou lançada nos rios.
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Tratamento
Preliminar
Remoção de sólidos
grosseiros e areia;
Remoção de sólidos em
suspensão sedimentáveis,
materiais flutuantes
(óleos) e parte da matéria
orgânica em suspensão
Remoção de matéria
orgânica dissolvida e da
matéria orgânica em
suspensão não removida
no tratamento primário
Tratamento
Primário
Tratamento
Secundário
25

26
Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=f61JxBM8wrY

Tratamento Preliminar
Proteção
• unidades subsequentes;
• bombas e tubulações;
• corpos receptores.
• evitar abrasão e obstrução nas bombas
e tubulações;
• facilitar o transporte do líquido.
Tratamento
Primário
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• Evitar a sobrecarrega
dos tanques

Tratamento Primário
Tratamento
Preliminar
Sólidos sedimentáveis
Matéria orgânica (suspensão)
Tratamento
Secundário
Remoção de 40 a 60% dos sólidos em suspensão.
 Eliminação de 30 a 40% da DBO.
Decantador
28

Tratamento Secundário
DEGRADAÇÃO BIOLÓGICA Lançamento
em rios
Tratamento
Primário
Diferentes processos: Decomposição aeróbia e/ou anaeróbia
geração de outros gases como metano (CH4) e gás sulfídrico (H2S).
Anaeróbios
“Remoção” - Lagoas de Estabilização
- Matéria orgânica dissolvida
- Matéria orgânica ainda em suspensão
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Aeróbios

Lagoas facultativa
Depende de fenômenos puramente naturais.
Na respiração as bactérias consomem O2 e produzem CO2,
que por sua vez é consumido pelas algas no processo de
fotossíntese, produzindo então O2.
As condições aeróbias são mantidas nas camadas
superiores das águas, enquanto as condições anaeróbias
predominam em camadas próximas ao fundo da lagoa.
Adequadas: pequenas comunidades
30

Lagoas aerada facultativa
O oxigênio é fornecido por aeradores mecânicos.
Os microrganismos multipliquem-se e alimentem-se de
material orgânico, formando o lodo e diminuindo assim a
carga poluidora do esgoto.
Exige tempo e área menor  Consumo de energia.
 Solução para lagoas facultativas que operam de forma
saturada e não possuem área suficiente para sua expansão
31

Lagoa anaeróbica – lagoa facultativa
Lagoas anaeróbias possui maior profundidade, com uma
superfície pequena (em comparação).
O consumo de O2 é maior que a sua produção.
 O mecanismo anaeróbio predomina.
Adequado para efluentes com alto teor orgânico
(matadouros), não se aplica aos esgotos domésticos.
Eficiência e custo superior.
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Lagoa aerada – Lagoa de decantação
O efluente que sai de uma lagoa aerada ainda possui uma
grande quantidade de sólidos suspensos.
Nos decantadores secundários, o sólido restante vai para o
fundo e a parte líquida já está sem 90% das impurezas.
 Gera grande quantidade de lodo, o que requer um
tratamento posterior
33

34
Processo de lodos ativados
Lodos ativados convencional
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 de aeração prolongada
O lodo do decantador secundário permanece tempo suficiente
no reator para que ocorra a estabilização.
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Sem
decantador
primário
 Lodos ativados com fluxo intermitente
A decantação primária, oxidação biológica e decantação
secundária ocorrem em um único tanque, de forma sequencial

Processo de lodos ativados
O lodo torne-se mais concentrado através da
separação de uma parte da água presente.
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Digestores: microrganismos
anaeróbicos degradam a matéria
orgânica restante:
 forma gás metano e água,
 promove a estabilização do lodo,
 sem odores desagradáveis.
Secagem - Filtros prensa:
equipamento mecânico que desidrata
o lodo, através de várias placas
com telas filtrantes preenchidas
por lodo.
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Água de reuso:
Irrigação de áreas cultiváveis, uso comercial e domiciliar
como água não potável, reuso industrial, uso na construção
civil, reincorporação nos corpos d’água.
 Biossólidos:
Disposição em aterros sanitários, incineração, uso como
fertilizante orgânico, recuperação de solos degradados,
reaproveitamento industrial (fabricação de tijolos e
cerâmicas, produção de cimento).
 Biogás:
Geração de energia elétrica, energia térmica.
Subprodutos Gerados
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Considerações Finais
 A escolha do melhor sistema/método de
tratamento varia em função 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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Referências Bibliográficas
• BRASIL. Constituição (1988). Constituição da República Federativa do Brasil. Brasília,
DF, Senado, 1988.
• Nascentes, C. C.; Costa, L. M. “Química Ambiental”, Universidade Federal de Minas
Gerais, 2011.
• LAPORTA, P.. Um terço da população mundial não tem acesso a água tratada, diz ONU.
Publicado em 3 de julho de 2015. Disponível em: http://g1.globo.com/economia/crise-
da-agua/noticia/2015/07/um-terco-da-populacao-mundial-nao-tem-acesso-agua-
tratada-diz-onu.html. Acesso em 14 de setembro de 2016.
• VON SPERLING, M.. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos.
3.ed. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental;
Universidade Federal de Minas Gerais; 2005
• Fraceto L.F, Rosa A.H, Carlos V.M (2012). Meio ambiente e sustentabilidade. Editora
Bookman.
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