DESINFECO E FLUORETAO Prof Dr Roque Passos Piveli

DESINFECÇÃO E FLUORETAÇÃO Prof. Dr. Roque Passos Piveli Prof. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho Adaptado por Eudes José Arantes

DESINFECÇÃO E FLUORETAÇÃO n n n Introdução Definição Agentes desinfetantes Histórico do processo de desinfecção Aspectos químicos do cloro em meio aquoso

DESINFECÇÃO E FLUORETAÇÃO n n n Demanda de cloro – Reações com nitrogênio amoniacal Avaliação da eficácia do processo de desinfecção Cinética do processo de desinfecção Efeito da temperatura Fluoretação

Manancial Coagulação Polímero Agente oxidante Alcalinizante Coagulante CAP Agente oxidante TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO Floculação Sedimentação Polímero Água Final Desinfecção Agente oxidante Alcalinizante Fluoretação Flúor Correção de p. H Agente oxidante Filtração

DESINFECÇÃO

DESINFECÇÃO

DESINFECÇÃO Definição: O propósito do processo de desinfecção é eliminar, de modo econômico, os microrganismos patogênicos presentes na fase líquida.

ESTERILIZAÇÃO Definição: Processo de destruição de todas as formas de vida microscópica

AGENTES DESINFETANTES Agentes físicos n Temperatura n Radiação n Filtração n Agentes químicos n Fenóis n Álcoois n Halogênios n Metais pesados n Ácidos e bases n

CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DE UM AGENTE DESINFETANTE n Atividade antimicrobiana n Solubilidade n Estabilidade n Inocuidade para o homem e os animais n Ausência de combinação com material orgânico estranho

CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DE UM AGENTE DESINFETANTE n n n Apresentar toxicidade para os microrganismos em temperatura ambiente Ausência de poderes corrosivos e tintoriais Disponibilidade

PRINCIPAIS AGENTES DESINFETANTES UTILIZADOS NO TRATAMENTO DE ÁGUA Cloro (Cloro gasoso, Hipoclorito de Sódio e Hipoclorito de cálcio) n Cloraminas n n Dióxido de cloro n Ozônio n Radiação Ultra-Violeta

HISTÓRICO DO PROCESSO DE DESINFECÇÃO n n n Evidências de John Snow - 1854 Teoria dos germes - Louis Paster e Robert Koch - 1870 Poder do cloro na ação desinfetante Robert Koch - 1881

HISTÓRICO DO PROCESSO DE DESINFECÇÃO n Primeiras aplicações do cloro como agente regular no processo de desinfecção de águas de abastecimento n n n Alemanha (1890) Inglaterra - Lincon - (1905) Estados Unidos - Chicago - (1908)

Taxa de mortalidade por 100. 000 habitantes HISTÓRICO DO PROCESSO DE DESINFECÇÃO 30 Identificação dos DBP’s Início do processo de cloração 25 Protozoários resistentes a ação dos agentes desinfetantes convencionais 20 15 10 5 0 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Ano Taxa de mortalidade de febre tifóide nos Estados Unidos da América Fonte: Jacangelo, M. (2001)

MODO DE AÇÃO DOS AGENTES DESINFETANTES n Lesão da parede celular n Alteração da permeabilidade celular n Inibição da ação enzimática n Alterações das moléculas de proteínas e de ácidos nucleicos

EFICÁCIA DO PROCESSO DE DESINFECÇÃO n Avaliação do processo n n Monitoramento da concentração de microrganismos patogênicos Monitoramento da concentração de microrganismos indicadores

CARACTERÍSTICAS DE UM MICRORGANISMO INDICADOR n n Estar presente na fase líquida quando da presença de microrganismos patogênicos Estar presente apenas quando a presença de microrganismos for um perigo iminente Estarem em maior número do que os microrganismos patogênicos Serem mais resistentes a ação dos agentes desinfetantes do que os microrganismos patogênicos

CARACTERÍSTICAS DE UM MICRORGANISMO INDICADOR n n n Crescerem facilmente em um meio cultura relativamente simples Estarem distribuídos randomicamente na amostra a ser examinada Crescerem de forma independente em relação a outros microrganismos quando inoculados em meio de cultura artificial

MICRORGANISMOS INDICADORES EM ENGENHARIA AMBIENTAL n n n Grupos coliformes totais Grupos coliformes fecais ou termotolerantes Contagem de bactérias heterotróficas

PADRÃO MICROBIOLÓGICO DE POTABILIDADE DA ÁGUA PARA CONSUMO HUMANO

APLICAÇÃO DO CLORO COMO AGENTE OXIDANTE E DESINFETANTE n n Controle de gosto e odor em águas de abastecimento Oxidação de ferro, manganês e H 2 S

APLICAÇÃO DO CLORO COMO AGENTE OXIDANTE E DESINFETANTE n n Controle do crescimento de algas nas unidades componentes da ETA Controle do crescimento microbiológico e desenvolvimento de biofilmes em redes de distribuição

APLICAÇÕES DO CLORO E DOSAGENS TÍPICAS

APLICAÇÃO DO CLORO NO TRATAMENTO DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO n Cloro gasoso (Líquido – Gás) n Hipoclorito de sódio (Solução líquida) n Hipoclorito de cálcio (Sólido)

APLICAÇÃO DO CLORO EM ETA’S HIPOCLORITO DE SÓDIO

APLICAÇÃO DO CLORO EM ETA’S CLORO GASOSO n Cilindros de 45 kg (Retirada de gás) n Cilindros de 900 kg (Gás ou Líquido) n Carretas de 18 toneladas (Líquido) n Carretas de 20 toneladas (Líquido) n Tanque estacionário de 50 toneladas * Observação: Retirada de cloro gasoso é limitado a 1% de sua capacidade mássica por hora

APLICAÇÃO DO CLORO EM ETA’S CILINDROS DE 90 KG

APLICAÇÃO DO CLORO EM ETA’S CILINDROS DE 900 KG

APLICAÇÃO DO CLORO EM ETA’S CILINDROS DE 900 KG

APLICAÇÃO DO CLORO EM ETA’S CAMINHÃO TANQUE DE 18 TON

APLICAÇÃO DO CLORO EM ETA’S TANQUES ESTACIONÁRIOS DE 50 TON

APLICAÇÃO DO CLORO EM ETA’S RETIRADA DE CLORO GASOSO

APLICAÇÃO DO CLORO EM ETA’S RETIRADA DE CLORO GASOSO

APLICAÇÃO DO CLORO EM ETA’S RETIRADA DE CLORO LÍQUIDO

APLICAÇÃO DO CLORO EM ETA’S RETIRADA DE CLORO LÍQUIDO

APLICAÇÃO DO CLORO EM ETA’S EVAPORADORES E CLORADORES

APLICAÇÃO DO CLORO EM ETA’S EVAPORADORES E CLORADORES

APLICAÇÃO DO CLORO EM ETA’S PRÉ-CLORAÇÃO NA ETA RIO GRANDE

ASPECTOS QUÍMICOS DO CLORO EM MEIO AQUOSO Cloro Gasoso

ASPECTOS QUÍMICOS DO CLORO EM MEIO AQUOSO Cloro Gasoso

ASPECTOS QUÍMICOS DO CLORO EM MEIO AQUOSO Hipoclorito de Sódio Hipoclorito de Cálcio

ASPECTOS QUÍMICOS DO CLORO EM MEIO AQUOSO

CLORO E SUAS REAÇÕES DEMANDA DE CLORO n n n Reações com a luz ultra-violeta Reações compostos inorgânicos (Fe+2, Mn+2, S-2, NO 2 -) Reações compostos orgânicos n n Reações compostos fenólicos Reações com substâncias húmicas

CLORO E SUAS REAÇÕES DEMANDA DE CLORO n Reações com nitrogênio amoniacal

CLORO E SUAS REAÇÕES DEMANDA DE CLORO n Cloro Residual Livre n Cloro Residual Combinado n Demanda de Cloro Aplicado - Cloro Residual

CLORO E SUAS REAÇÕES DEMANDA DE CLORO

CONCENTRAÇÃO DE AGENTES OXIDANTES 1 mol Cl 2 = 1 mol HOCl = 1 mol OCL- = 1 mol NH 2 CL 1 mol NHCL 2 = 2 moles Cl 2

CINÉTICA DO PROCESSO DE DESINFECÇÃO n Lei de Chick (1908) n Lei de Watson (1908) n Lei de Chick-Watson (1908) Eficiência = C. t

CINÉTICA DO PROCESSO DE DESINFECÇÃO Eficiência = C. t n n n Tempo de contato 30 minutos Concentração mínima de cloro residual livre após a desinfecção: 0, 5 mg/l Concentração mínima de cloro residual livre na rede de distribuição: 0, 2 mg/l Concentração máxima de cloro residual livre na rede de distribuição: 2, 0 mg/l

FLUORETAÇÃO Definição: O propósito do processo de fluoretação é garantir uma concentração mínima e máxima de íon fluoreto em águas de abastecimento a fim de que seja possível a manutenção da saúde dental da população. Benefícios Para cada $ 1, 0 gasto em processos de fluoretação, são economizados potencialmente $ 80, 0 em custos odontológicos (AWWA, 1999)

Manancial Coagulação Polímero Agente oxidante Alcalinizante Coagulante CAP Agente oxidante TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO Floculação Sedimentação Polímero Água Final Desinfecção Agente oxidante Alcalinizante Fluoretação Flúor Correção de p. H Agente oxidante Filtração

CONCENTRAÇÕES DE FLUORETO RECOMENDÁVEIS EM ÁGUAS DE ABASTECIMENTO

CONCENTRAÇÕES DE FLUORETO EM ÁGUAS SUBTERR NEAS DO ESTADO DE SÃO PAULO

APLICAÇÃO DE FLUORETO EM ÁGUAS DE ABASTECIMENTO n Fluoreto de Sódio (Na. F) Fluoreto de Cálcio (Ca. F 2) n Fluossilicato de sódio (Na 2 Si. F 6) n Ácido Fluossilícico (H 2 Si. F 6) n

APLICAÇÃO DE FLUORETO EM ÁGUAS DE ABASTECIMENTO

DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE DESINFECÇÃO E FLUORETAÇÃO n n n n Vazão: 1, 0 m 3/s Dosagem mínima de cloro: 0, 8 mg/l Dosagem média de cloro: 1, 5 mg/l Dosagem máxima de cloro: 2, 5 mg/l Tempo de contato: 30 minutos Concentração de flúor na água bruta: 0, 1 mg/l Concentração de flúor na água final: 0, 9 mg/l Profundidade da lâmina líquida=3, 5 m

UNIDADES DE DESINFECÇÃO

UNIDADES DE DESINFECÇÃO

DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE DESINFECÇÃO E FLUORETAÇÃO n Cálculo do volume do tanque de contato

DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE DESINFECÇÃO E FLUORETAÇÃO n Definição da geometria do tanque de contato

DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE DESINFECÇÃO E FLUORETAÇÃO n Definição da geometria do tanque de contato 40, 0 m 3, 25 m 13, 0 m

LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E DECANTADORES Canal de água filtrada F 1 F 2 F 8 CASA DE QUÍMICA Canal de água coagulada

LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E DECANTADORES F 5 F 6 F 1 F 2 Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA

LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E DECANTADORES F 5 F 6 Canal de água coagulada F 1 F 2 Canal de água filtrada CASA DE QUÍMICA

DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE DESINFECÇÃO E FLUORETAÇÃO n Cálculo do consumo diário de cloro

DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE DESINFECÇÃO E FLUORETAÇÃO n Dimensionamento do sistema de reservação Será admitido que o sistema de reservação tenha uma autonomia de 20 dias.

DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE DESINFECÇÃO E FLUORETAÇÃO n Opção 1 - Cloro gasoso 05 Cilindros de 01 tonelada cada. n Opção 2 - Hipoclorito de sódio Concentração da solução: 12, 0% em peso como Cl 2 Massa específica da solução: 1. 220 kg/m 3

DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE DESINFECÇÃO E FLUORETAÇÃO n Opção 2 - Hipoclorito de sódio Concentração da solução: 12, 0% em peso como Cl 2 Massa específica da solução: 1. 220 kg/m 3

DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE DESINFECÇÃO E FLUORETAÇÃO n Opção 2 - Hipoclorito de sódio Concentração da solução: 12, 0% em peso como Cl 2 Massa específica da solução: 1. 220 kg/m 3

DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE DESINFECÇÃO E FLUORETAÇÃO n Dimensionamento do sistema de fluoretação

DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE DESINFECÇÃO E FLUORETAÇÃO n Cálculo da massa de ácido fluossilícico Mol H 2 Si. F 6=144, 1 g Massa de F por mol de H 2 Si. F 6=114

DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE DESINFECÇÃO E FLUORETAÇÃO n Dimensionamento do sistema de reservação Será admitido que o sistema de reservação tenha uma autonomia de 20 dias. Concentração da solução: 22, 0% em peso como H 2 Si. F 6 Massa específica da solução: 1. 260 kg/m 3

DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE DESINFECÇÃO E FLUORETAÇÃO n Dimensionamento do sistema de reservação

Muito Obrigado !!!