TRATAMENTO DE ÁGUA PARA CONSUMO FERNANDO SANTIAGO DOS SANTOS, MSc. APOIO: REALIZAÇÃO:

CONTATOS: santi@ccbeunet.br educacaoambiental@pverde.com.br santi-rppn@bol.com.br (13) 91412155

Quarta-feira, 26 de novembro de 2003 SEDIMENTAÇÃO/DECANTAÇÃO COAGULAÇÃO FLOCULAÇÃO FILTRAÇÃO PÓS-ALCALINIZAÇÃO

PARTÍCULAS MATERIAL EM SUSPENSÃO FORÇA GRAVITACIONAL PROCESSOS FÍSICOS PALAVRAS-CHAVE PARTÍCULAS MATERIAL EM SUSPENSÃO FORÇA GRAVITACIONAL PROCESSOS FÍSICOS PROCESSOS QUÍMICOS

VISÃO GERAL DO PROCESSO

MONITORAMENTO DA QUALIDADE DE ÁGUA COM O ADVENTO DA IMPLEMENTAÇÃO DE NOVAS LEIS E REGULAMENTOS, REFERENTES A DIVERSOS PARÂMETROS DA QUALIDADE DA ÁGUA, POR EXEMPLO A PORTARIA 1469, TORNOU-SE OBRIGATÓRIO O CONTROLE LABORATORIAL E “ON-LINE” DESTES PARÂMETROS EM PLANTAS DE TRATAMENTO DE ÁGUA.

PROCESSOS FÍSICOS PRESSUPOSTOS A FORÇA GRAVITACIONAL É UM FATOR ESSENCIAL NO DESEMPENHO DOS PROCESSOS FÍSICOS. CONHECIMENTO SOBRE DENSIDADE, MASSA, PESO E EMPUXO. VELOCIDADE E TEMPO DE REPOUSO.

SEDIMENTAÇÃO PROCESSO QUE CONSISTE EM MANTER O LÍQUIDO EM CONDIÇÕES TAIS DE TRANQÜILIDADE PELO TEMPO NECESSÁRIO PARA QUE AS PARTÍCULAS SÓLIDAS DECANTEM POR AÇÃO DA FORÇA GRAVITACIONAL.

AS PARTÍCULAS SEDIMENTADAS SÃO RETIRADAS DO FUNDO DO DECANTADOR ATRAVÉS DE UM SISTEMA DE RASPAGEM DE TRAÇÃO CENTRAL OU PERIFÉRICA NOS DECANTADORES CIRCULARES. NOS DECANTADORES RETANGULARES, HÁ UM SISTEMA DE RASPAGEM COM CORRENTES.

OS DECANTADORES APRESENTAM EFICIÊNCIA NA REMOÇÃO: a) DE SÓLIDOS DECANTÁVEIS -- 99%; b) DE SÓLIDOS SUSPENSOS (PARTÍCULAS EM SUSPENSÃO) -- 80 A 90%.

O TEMPO DE DECANTAÇAO VARIA DE 1 A 3 HORAS. decantador estático

FORÇA GRAVITACIONAL TUDO QUE ESTÁ SOBRE A SUPERFÍCIE DA TERRA RECEBE UMA FORÇA DIRECIONADA VERTICALMENTE PARA BAIXO, DENOMINADA FORÇA GRAVITACIONAL (g). ELA TEM O VALOR DE 9,8 m/s2. AGE DIRETAMENTE SOBRE QUALQUER CORPO (OBJETO, PARTÍCULA) QUE TENHA MASSA.

ALGUNS MEIOS OFERECEM MAIS OU MENOS RESISTÊNCIA À FORÇA GRAVITACIONAL ALGUNS MEIOS OFERECEM MAIS OU MENOS RESISTÊNCIA À FORÇA GRAVITACIONAL. A ÁGUA, POR EXEMPLO, É MAIS DENSA QUE O AR, PORTANTO É MAIS RESISTENTE. PARTÍCULAS MUITO PEQUENAS E/OU EM SUSPENSÃO DEMORAM MAIS TEMPO PARA SEREM PUXADAS PARA BAIXO PELA FORÇA GRAVITACIONAL.

SE O MEIO TAMBÉM TIVER OUTROS AGRAVANTES, COMO CORRENTEZA, VENTO, DISPERSÃO FORÇADA ETC., A FORÇA GRAVITACIONAL AGE DE MODO MENOS PERCEPTÍVEL AOS NOSSOS OLHOS. TODA PARTÍCULA, PORÉM, INVARIAVELMENTE SERÁ ATINGIDA POR ESTA FORÇA NATURAL.

CARACTERÍSTICA DE QUALQUER OBJETO COM MASSA x. DENSIDADE CARACTERÍSTICA DE QUALQUER OBJETO COM MASSA x. A DENSIDADE EXPRESSA A RELAÇÃO ENTRE A MASSA DO OBJETO (m) E SEU VOLUME (V). A UNIDADE É, EM GERAL, g/mL PODE-SE USAR, TAMBÉM, g/cm3

A DENSIDADE PADRÃO ADOTADA É A DA ÁGUA. EXPERIMENTALMENTE, 1 LITRO DE ÁGUA TEM CERCA DE 1 QUILOGRAMA EM MASSA DE ÁGUA.

1 cm3 = 1 g PORTANTO: d água = 1 g/cm3 1 L de água = 996 g (= 1.OOO g aproximad.) 1 cm3 = 1 g d água = 1 g/cm3

FISICAMENTE, PESO É SINÔNIMO DE FORÇA GRAVITACIONAL. PESO E EMPUXO FISICAMENTE, PESO É SINÔNIMO DE FORÇA GRAVITACIONAL. O PESO PODE SER DENOMINADO FORÇA-PESO (P). ASSUME O VALOR DA ACELERAÇÃO DA GRAVIDADE (g)

O EMPUXO OPÕE-SE AO PESO. E = P -- OBJETO NÃO SE MOVE O EMPUXO (E) É A FORÇA EXERCIDA NOS LÍQUIDOS, VERTICALMENTE, DE BAIXO PARA CIMA. O EMPUXO OPÕE-SE AO PESO. E = P -- OBJETO NÃO SE MOVE E > P -- OBJETO SOBE E < P -- OBJETO DESCE

A DECANTAÇÃO, NESTES CASOS, SERÁ BASTANTE AFETADA. PARTÍCULAS DE MASSA DESPREZÍVEL TENDEM, NA ÁGUA, A TEREM UMA RELAÇÃO E < P. A DECANTAÇÃO, NESTES CASOS, SERÁ BASTANTE AFETADA.

VELOCIDADE E TEMPO DE REPOUSO PARA QUE AS PARTÍCULAS EM SUSPENSÃO POSSAM DECANTAR SOB A AÇÃO GRAVITACIONAL, É NECESSÁRIO QUE A MOVIMENTAÇÃO DO LÍQUIDO SEJA MÍNIMA. HÁ DIFERENTES TEMPOS DE REPOUSO E DIFERENTES UNIDADES DE VELOCIDADE DE SEDIMENTAÇÃO.

FLOTAÇÃO OPERAÇÃO REALIZADA PARA SEPARAÇÃO DE PARTÍCULAS LÍQUIDAS OU SÓLIDAS DE MAIOR DENSIDADE. A SEPARAÇÃO É CONSEGUIDA INTRODUZINDO-SE BOLHAS FINAS DE GÁS NA FASE LÍQUIDA.

AS BOLHAS ADEREM ÀS PARTÍCULAS E A FORÇA ASCENDENTE DO CONJUNTO “PARTÍCULA-BOLHA” DE GÁS FAZ COM QUE OCORRA A SEPARAÇÃO. AS PARTÍCULAS QUE SE ENCONTRAM FLOTANDO SÃO REMOVIDAS MEDIANTE RASPAGEM DO SOBRENADANTE.

A PRINCIPAL VANTAGEM DA FLOTAÇÃO SOBRE A SEDIMENTAÇÃO É QUE AS PARTÍCULAS MUITO PEQUENAS, QUE SE DEPOSITAM LENTAMENTE, PODEM SER ELIMINADAS MAIS FACILMENTE E EM MENOR TEMPO.

PROCESSOS QUÍMICOS PRESSUPOSTOS GRANDE PARTE DO MATERIAL INSOLÚVEL OU DISSOLVIDO PASSA PELOS TRATAMENTOS PRIMÁRIOS. OS SÓLIDOS SUSPENSOS FINOS SÃO OS GRANDES REPRESENTANTES. SEDIMENTAÇÃO PODE LEVAR DIAS.

COM ISSO, A SEDIMENTAÇÃO PODE OCORRER MAIS RAPIDAMENTE. PARA FACILITAR A SEPARAÇÃO DESSE MATERIAL, SÃO ADICIONADAS SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS QUE AUMENTEM A MASSA DAS PARTÍCULAS, TORNANDO-AS MAIS PESADAS E MAIORES. COM ISSO, A SEDIMENTAÇÃO PODE OCORRER MAIS RAPIDAMENTE.

COAGULAÇÃO Um dos processos mais importantes no tratamento de água, principalmente na clarificação, envolve as etapas de floculação, coagulação e decantação. As duas primeiras etapas têm por objetivo a formação de coágulos ou microflocos através da aglutinação de substâncias coloidais.

ATRAVÉS DESTA AGLUTINAÇÃO SÃO FORMADOS OS FLOCOS ATRAVÉS DESTA AGLUTINAÇÃO SÃO FORMADOS OS FLOCOS. OS PRODUTOS QUÍMICOS USADOS NORMALMENTE NESTAS ETAPAS SÃO: SULFATO FERROSO E FÉRRICO, SULFATO DE ALUMÍNIO, CLORETO FÉRRICO, CAL VIRGEM E HIDRATADA, ENTRE OUTROS.

EM SUMA, A COAGULAÇÃO PODE SER DEFINIDA COMO A ANULAÇÃO DAS FORÇAS REPULSIVAS (ANULAÇÃO DAS CARGAS NEGATIVAS DO LÍQUIDO PELA ADIÇÃO DE ÍONS DE CARGA POSITIVA, NORMALMENTE REPRESENTADOS POR FERRO E AlUMÍNIO TRIVALENTES).

NA FLOCULAÇÃO, AUMENTAM-SE O PESO E O TAMANHO DOS FLOCOS. PROPRIEDADE QUE CONSISTE EM AUMENTAR A FORÇA DE COESÃO DOS FLOCOS FORMADOS DURANTE A COAGULAÇÃO. NA FLOCULAÇÃO, AUMENTAM-SE O PESO E O TAMANHO DOS FLOCOS.

TROCANDO EM MIÚDOS... Processo físico que promove a aglutinação das partículas já coaguladas, facilitando o choque entre as mesmas devido à agitação lenta imposta ao escoamento da água. A formação de flocos de impurezas facilita sua posterior remoção por sedimentação sob ação da gravidade, flotação ou filtração. A floculação pode ocorrer por processos hidráulicos ou mecanizados.

A SEPARAÇÃO DO FLOCO DO SOBRENADANTE DENOMINA-SE CLARIFICAÇÃO ALGUNS CONCEITOS A SEPARAÇÃO DO FLOCO DO SOBRENADANTE DENOMINA-SE CLARIFICAÇÃO O CONTROLE DE LABORATÓRIO DESTE PROCESSO É FEITO PELO CONHECIDO “JAR-TEST”.

FILTRAÇÃO É o processo de separação utilizado em tratamento de água para remoção de material particulado através de passagem por camadas filtrantes ou meio poroso. Apesar de alguns processos não realizarem uma “filtração” propriamente dita, também estão inclusos nesta categoria, para efeito de simplificação de nomenclatura, por exemplo, os filtros de carvão ativado (processo de retenção por adsorção e reação química) e a osmose reversa (processo de separação por membrana para remoção de sólidos dissolvidos).

A OSMOSE REVERSA, POR EXEMPLO, NÃO DEIXA PASSAR POR SUAS MEMBRANAS BACTÉRIAS E VÍRUS, AGINDO ASSIM, TAMBÉM, COMO DESINFETANTE. OS VÍRUS E AS BACTÉRIAS TÊM TAMANHO BASTANTE GRANDE, SE COMPARADO COM A ABERTURA DA MEMBRANA DE OSMOSE REVERSA. POR ISSO, A MEMBRANA OS RETÉM, E, NESTE CASO, ATUA COMO MEIO FILTRANTE PARA ESTES ELEMENTOS.

ESQUEMA DA OSMOSE REVERSA

ESPECTRO DE FILTRAÇÃO

superfície interna das canalizações. ALCALINIZAÇÃO Método preventivo de corrosão dos encanamentos por onde a água tratada é veiculada até os consumidores. Consiste na alcalinização da água para remover o gás carbônico livre e para provocar a formação de uma película de carbonato na superfície interna das canalizações.

A CAL É EMPREGADA EM TRATAMENTO DE AFLUENTES E EFLUENTES, COM OS SEGUINTES OBJETIVOS: CORREÇÃO DE PH, ALCALINIZAÇÃO, COAGULANTE AUXILIAR ETC. O CALCÁRIO OU O CARBONATO DE CÁLCIO (CACO3) É UMA PEDRA NATURAL ENCONTRADA EM TODO O MUNDO. O CARBONATO DE CÁLCIO TEM POUCA REATIVIDADE, POR ISSO DEVE SER CONVERTIDO EM UMA FORMA MAIS REATIVA PARA QUE POSSA SER APLICADO.

A seguir é apresentado o processo industrial mais comum: Carbonato de Cálcio + Calor > Óxido de Cálcio + Dióxido de Carbono Porém, o óxido de cálcio é muito instável na presença de umidade – sua forma mais estável é a do hidróxido de cálcio ou cal hidratada (Ca(OH)2).

Óxido de Cálcio + Água > Hidróxido de Cálcio + Calor O processo referido acima, onde adiciona-se água ao óxido de cálcio para produzir o hidróxido de cálcio é conhecido por “processo de hidratação” ou “extinção de cal”.

ADIÇÃO DE CAL PARA ALCALINIZAR ÁGUA