Associao Brasileira de Engenharia Sanitria e Ambiental ABES

Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental – ABES, seção ES

Vitória, 2018 OPERAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA - ETA Balanço 2016 Parte II Márcia Cristina Martins C. Cardoso Mestre em Eng. Ambiental – Saneamento Operadora de ETA

Sistema de abastecimento de água

Sistema de abastecimento de água Captação da água • Manter limpas e desobstruídas as grades, crivos, agulheiros e demais componentes das captações de água.

Processos de tratamento de água Convencional Flotação Filtração Direta Simplificado Pré-cloração - Clarificação: • Coagulação • Floculação Clarificação: • Coagulação - Decantação Flotação Filtração Desinfecção Fluoretação Correção de p. H - -

Tratamento Convencional de água

Etapas Tratamento Convencional Pré-cloração - Adição de Cloro na bruta na chegada da ETA : Hipoclorito de Sódio Na. Cl. O, Hipoclorito de Cálcio Ca(Cl. O)2 e cloro gás Cl 2. - Oxidação de matéria orgânica redução de sabor, odor e cor da água. - Lodo resultante é menos sujeito à decomposição (parte matéria já oxidada); - Remoção de ferro e gás sulfídrico; - Residual de cloro nos filtros protege o leito contra desenvolvimento de m. o. e reduz ocorrência de bola de lodo. Atualmente deve ser considerado o risco desta etapa em função da formação de TMH acima do VMP da legislação pertinente. Macedo, 1997; Santos, 1998 recomendam que este processo não seja utilizado nas ETA’s.

Etapas Tratamento Convencional Pré-alcalinização - Adição de Alcalinizante na água bruta quando não há alcalinidade natural suficiente; - Cal hidratada (Ca. O) ou virgem (Ca(OH)2), - Barrilha (carbonato de sódio) - Soda cáustica(Na OH). Nem sempre é necessário!!!

Etapas Tratamento Convencional Clarificação Engloba os processos de coagulação e floculação, que vão em criar condições físico-químicas tais onde os sólidos suspensos possam ser removidos através da sedimentação. Partículas finamente divididas com carga superficial negativa (argilas, colóides, subs. Húmicas, m. o. ), baixo peso molecular, alta estabilidade das cargas v de sedimentação desprezível. COAGULAÇÃO

Etapas Tratamento Convencional Coagulação - Adição do coagulante à água bruta com o objetivo de alterar a carga das partículas para que elas possam se agregar. COAGULANTE + ALCALINIDADE DESESTABILIZAÇÃO DAS PARTÍCULAS - Os coagulantes são substâncias capazes de produzir hidróxidos insolúveis (precipitado insolúvel gelatinoso) que englobam as impurezas. COAGULANTES ALCALINIZANTES Sulfato de Alumínio – Al 2(SO 4)3 Cal hidratada – Ca. O Sulfato Férrico - Fe 2(SO 4)3 Cal virgem – Ca(OH)2 Cloreto Férrico - Fe. Cl 3 Barrilha – Na 2 CO 3 PAC (alumina) - Al 2 O 3 Soda cáustica – Na. OH

Etapas Tratamento Convencional Esta mistura pode ser realizada em um misturador hidráulico ou mecanizado. Misturadores hidráulicos ou misturadores mecânicos (equipamentos podem ser turbinas, hélices e outros. ) Medidor Parshall. O processo é muito rápido (segundos), e consiste na dispersão do coagulante para que haja o maior grau possível de homogeneização, promovendo sua reação com a alcalinidade (natural ou adicionada) de maneira uniforme em todo o volume considerado. Agitadores

Etapas Tratamento Convencional Alcalinidade natural Al 2(SO 4)3 . 18 H 2 O + 3 Ca (HCO 3)2 2 Al (OH)3 + 3 Ca. SO 4 + 18 H 2 O + 6 CO 2 Alcalinidade adicionada Al 2(SO 4)3 . 18 H 2 O + 3 Ca (OH)2 2 Al (OH)3 + 3 Ca. SO 4 + 18 H 2 O Al 2(SO 4)3 . 18 H 2 O + 3 Na 2 CO 3 2 Al (OH)3 + 3 Na 2 SO 4 + 15 H 2 O + 3 CO 2 Auxiliares de coagulação/floculação: Compostos de cadeias grandes que após o processo de desestabilização das cargas ajudam os flocos a aumentarem de tamanho para facilitar a sedimentação

Etapas Tratamento Convencional Floculação Após a coagulação, acontece a floculação, processo que faz com que as partículas se tornem mais densas e sedimentáveis. Este processo ocorre através de agitação lenta e controlada (evitar a quebra e sedimentação) para que haja o atrito e aderência necessários para promover a formação dos flocos.

Etapas Tratamento Convencional Floculação - Ocorre em câmaras denominadas floculadores (hidráulico ou mecânicos); As chicanas, horizontais ou verticais, são outro método de floculação hidráulica e são compostas por um conjunto de cortinas que formam compartimentos em série.

Etapas Tratamento Convencional Floculadores mecânicos Estes tipos de misturadores, realizam a agitação por meio de hélices, turbinas, rotores ou palhetas giratórias.

Etapas Tratamento Convencional Durante esta etapa é super importante monitorar o p. H da água e comparar com o p. H encontrado no jartest , e acompanhar a floculação visualmente no floculador. Pode acontecer problemas como entupimento da rede dosadora, problemas com medidores de vazão, etc. • O item limpeza será abordado junto com a limpeza do Decantador.

Etapas Tratamento Convencional Decantação Após a floculação decantadores (geralmente é um tanque retangular com pontos de descarga). A matéria em suspensão vai se depositando pela ação da gravidade, os decantadores possuem o fundo inclinado para facilitar a descarga, o tempo de detenção é calculado, de maneira que haja uma boa e quase total deposição de materiais. Este processo consiste em tornar as águas que carregam materiais em suspensão mais lentos, provocando a decantação.

Etapas Tratamento Convencional - A decantação é o preparo para a filtração, quanto melhor for a decantação, melhor será a filtração. Para uma boa eficiência, o decantador deve remover 90% da turbidez encontrada na água bruta. O que decanta é a água!!! - O decantador deve ser lavado quando a camada de lodo tornar-se muito espessa, pois pode começar a ocorrer levantamento de flocos e a putrefação (fermentação). - Consequências decantador sujo: o excesso de lodo transfere para a água sabor e odor desagradável, os flocos começam a acumular dentro dos filtros, diminuindo as corridas/eficiência dos filtros, aumentando o consumo de água de lavagem, aumento consumo de cloro. - Dar descarga de fundo. - Vídeo.

Processos operacionais do tratamento de água Limpeza do Floculador/Decantador • Nestas unidades acumula-se areia, flóculos e lama, que necessitam ser removido conforme programação. Programar as limpezas de maneira a não prejudicar o abastecimento de água; • Fechar a comporta que abastece a unidade a ser lavada (quando forem 2); Abrir o registro de descarga de fundo de modo que a água abaixe lentamente; Simultaneamente, com uma mangueira de alta pressão jatear toda as paredes da unidade, removendo lodo acumulado, escovar todas as bordas canaletas; • Tomar muito cuidado para não quebrar os módulos tubulares, frágil. • Após a limpeza fechar a descarga de fundo e iniciar a operação, deve ser lenta. • Observação: A segurança é o item fundamental de toda e qualquer operação. Na ETA deverá dispor de escada em tamanho adequado para evitar que a mesma cause acidente. Durante a limpeza os operadores são obrigados usar equipamentos de segurança;

Etapas Tratamento Convencional Lavagem Decantador /Floculador

Etapas Tratamento Convencional Filtração A filtração consiste em fazer a água passar por substâncias porosas capazes de reter e remover algumas de suas impurezas. Como meio poroso, empregase em geral a areia e antracito sustentados por camadas de seixos, sob as quais existe um sistema de drenos. Acarretando a remoção de materiais em suspensão e substâncias coloidais e redução de bactérias presentes. A remoção de impurezas nesse processo é complexa e pode envolver mecanismos físico, químico e biológico (Funasa, 2014. Manual de controle da qualidade da água para técnicos que trabalham em ETAS). Os fenômenos que ocorrem durante a filtração: Ação mecânica de coar; Sedimentação de partículas sobre grão de areia ou carvão; Floculação de partículas que estavam em formação pelo aumento da possibilidade de contato entre elas.

Etapas Tratamento Convencional Filtração Classificação • velocidade ou pressão. Filtro lento: taxa média de 2 a 6 m 3 /m 2 /dia Filtros rápidos: taxa média de 120 a 600 m 3 /m 2 /dia

Etapas Tratamento Convencional Filtração Os filtros de pressão fechados, metálicos, nos quais a água é aplicada sobre pressão e geralmente são usados em piscinas e indústrias.

Etapas Tratamento Convencional Filtração • Em relação ao sentido do fluxo • Em relação ao tipo de leito

Etapas Tratamento Convencional • Quando lavar? Lavagem de Filtros - A turbidez da água filtrada for maior que 1, 0 UT - A perda de carga atinge o limite, geralmente em torno de 2, 5 m. c. a; recomenda-se a lavagem através da inversão de corrente (contra-corrente). • Procedimento de lavagem: - Fechar o registro de entrada (afluente); - Aguardar que o nível da água fique em torno de 20 cm acima do leito filtrante; - Fechar o efluente (água filtrada); - Abrir a descarga do filtro; - Abrir o registro da contra-corrente (água de lavagem reservatórios elevados ou todos lavam 1). - A vazão de lavagem deve ser em torno de oito vezes maior que a de filtração. A aparência passa de turva a clara. O tempo de lavagem não deve ser superior 10 min. - Fazer o procedimento inverso, o filtro está pronto para operar. - Vídeo

Etapas Tratamento Convencional DESINFECÇÃO • A desinfecção é necessária em todas as tipologias de tratamento. • A desinfecção das águas de abastecimento público e privado consiste no emprego de um agente físico ou químico para destruir m. o. patogênicos que possam transmitir doenças através da água. A desinfecção é um processo seletivo, não destrói todos os m. o. e nem sempre elimina todos os organismos patogênicos, mas deve eliminar todos os germes que devem ser afastado da água. Assim podemos distinguir: • Esterilizante: Agente capaz de destruir completamente todos os organismos patogênicos e não patogênicos; • Desinfetante: Agente que destrói germes patogênicos; • A desinfecção da água pode ser realizada por diferentes meios: calor, luz ultravioleta, ozônio, permanganato de potássio, pela mistura de ozônio com peróxido de hidrogênio e íons ferro, (Daniel, 2001) cloro e seus derivados. • Mas a utilização do cloro e seus derivados tem sido a forma mais difundida no brasil e no mundo, em função de sua facilidade de aplicação, menor custo econômico e alta eficiência.

Etapas Tratamento Convencional Características do cloro • Quando o cloro gasoso é adicionado a uma água isenta de impurezas, ocorre a seguinte reação de formação do ácido hipocloroso: Cl 2 (g) + 2 H 2 O(l) HCl. O(aq) + H 3 O+ (aq) + Cl– (aq) • A ação desinfetante e oxidante do cloro é controlada principalmente pela ação deste ácido fraco (hclo). • Em solução diluída e p. H acima de 4, o equilíbrio da reação é deslocado para a direita, favorecendo a formação do HCLO.

CARACTERÍSTICAS DO CLORO • Mas quando p. H água está acima de 6, o HCl. O se dissocia formando o íon hipoclorito (Cl. O– ), segundo a reação a seguir: HCl. O(aq) + H 2 O(l) H 3 O + (aq) + OCl- (aq) • Ambos os compostos possuem ação desinfetante e oxidante; porém, o HCl. O é muito mais eficiente do que o íon OCl- na destruição dos microrganismos em geral. • O que determina a quantidade de cada composto é o p. H: • Assim, quando o p. H > 6, a quantidade de HCl. O e a do íon OCl- .

O cloro existente na água sob as formas de ácido hipocloroso e de íon hipoclorito é definido como cloro residual livre

CLORO E DERIVADOS • CLORO GASOSO: Cl 2+ H 2 O = HOCl + OCl- ( 1 ) HOCl = H + OCl- ( 2 ) • HIPOCLORITO DE SÓDIO: Na. OCl Na(OCl-)2 + H 2 O = Na+ OCl- + H 2 O ( 3 ) • HIPOCLORITO DE CÁLCIO: Ca(OCL)2 Ca(OCl-)2 + H 2 O = Ca 2 + 2 OCl- + H 2 O ( 4 ) • COMPOSTOS DE CLORO NITROGENADOS: CLORAMINAS NH 4+(aq) + HOCl(aq) = NH 2 Cl(aq) + H 2 O(l) + H+(aq) (Monocloramina) NH 2 Cl(aq) + HOCl(aq) = NHCl 2(aq) + H 2 O(l) (Dicloramina) NHCl 2(aq) + HOCl(aq) = NCl 3(aq) + H 2 O(l) (Tricloramina)

Etapas Tratamento Convencional Fluoretação • A fluoretação é necessária em todas as tipologias de tratamento. • A fluoretação da água para consumo humano é uma medida preventiva de comprovada eficácia, que reduz a prevalência de cárie dental entre 50% e 65% em populações sob exposição contínua desde o nascimento, por um período de aproximadamente dez anos de ingestão da dose ótima. Quadro - Relação entre a média das temperaturas máximas diárias x limites recomendados para a concentração de íon fluoreto na água. Fonte: Portaria no. 635/Bsb, de 26 de dezembro de 1975

Etapas Tratamento Convencional • Correção de p. H Quando necessário, é feita a adição de alcalinizante (cal). Este processo é realizado logo após a filtração e antes da água ser encaminhada para os reservatórios, na caixa de correção/ tanque de contato. Segundo a Portaria 2914/2011 o valor de p. H da água para abastecimento público deve estar entre 6, 0 e 9, 5. A correção do p. H é um método preventivo da corrosão do encanamento.