2. Programa
I 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
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3. Nesta Aula Veremos ...
Mini Seminário – ?
Desinfecção
Fluoretação
Controle pH
Escolha da Tecnologia de Tratamento
5. Esquema Convencional
Produtos
Aerador Químicos
Rio ou
lago
Sedimentador
Capitação Reator de
mistura Floculador
Químicos controle Lodo
de pH e fluoretação Agente
oxidante
Poço Filtro
areia
Reservatório
Agua Tratada
Câmara desinfecção
7. 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 normal
Adaptado: Richter, Carlos – Tratamento de Água – Tecnologia
Atualizada, Ed. Blücher Ltda 7
9. Técnicas de Tratamento
Desinfecção
Objetivo: Eliminar ou
inativar os microrganismos
patogênicos e os
indicadores presentes na
água e prevenir o
crescimento microbiológico
nas redes de distribuição.
10. Técnicas de Tratamento
Desinfecção
Para cloro – P. 518/2004:
Cloro residual – 0,5 mg/L
(após desinfecção)
Cloro residual – 0,2 mg/L
(em qualquer ponto da
rede)
11. Técnicas de Tratamento
Esterilização
Definição:
Processo de
destruição de
todas as formas de
vida microscópica
13. CISTOS DE Giardia muris E OOCYSTOS
DE Cryptosporidium parvum
Giardia (7 - 14 µm )
(infecção intestinal)
Cryptosporidium (3 - 5 µm)
(diaréia)
14. Técnicas de Tratamento
Desinfecção - Agentes
Agentes Físicos Agentes Químicos
Temperatura Cloro e compostos
Radiação UV Dióxido de cloro
Radiação solar Ozônio
Filtração Peróxido de hidrogênio
Ácido acético
16. Técnicas de Tratamento
Desinfecção - Agentes
Atividade antimicrobiana
Solubilidade
Estabilidade
Inocuidade para o homem
e animais
Ausência de combinações
com material orgânico
estranho
17. Técnicas de Tratamento
Desinfecção - Agentes
Apresentar toxicidade para
os microrganismos em
temperatura ambiente
Ausência de poderes
corrosivos e tintoriais
Disponibilidade
18. Técnicas de Tratamento
Desinfecção - Ação
Ruptura da parede celular
(lise)
Difusão do desinfetante
no interior do
microrganismo
Interferência na
reprodução celular
(inibição enzimática)
19. Técnicas de Tratamento
Desinfecção – Eficácia
Características do
desinfetante
Qualidade da água
Tipos de microrganismos a
serem inativados
Instalação da ETA (tempo
de contato, dosagem e
dispersão)
20. Técnicas de Tratamento
Desinfecção – Interferentes
Turbidez, não pode ser >
1,0 uT
Presença de MO (cor
verdadeira)
Presença de Fe e Mn
Temperatura e pH
(principalmente para cloro)
21. Técnicas de Tratamento
Desinfecção – Eficácia
Avaliação do Processo
Monitoramento da
concentração de
microrganismos
patogênicos
Monitoramento da
concentração de
microrganismos indicadores
22. Técnicas de Tratamento
Desinfecção – Padrão
Padrão Microbiológico de Potabilidade da Água para Consumo
Humano – Portaria 518/2004 MS
Parâmetro Valor Mais Provável
Água para consumo humano
Coliformes termotolerantes (Escherichia coli) Ausência em 100 ml
Água na saída do tratamento
Coliformes totais Ausência em 100 ml
Água tratada no sistema de distribuição (Reservatórios e Rede)
Coliformes termotolerantes (Escherichia coli) Ausência em 100 ml
40 ou mais amostras por mês:
- Ausência em 100 ml em 95% das amostras
examinadas no mês
Coliformes totais de 40 amostras por mês:
- Apenas uma amostra poderá apresentar
mensalmente resultado positivo em 100 ml
23. Técnicas de Tratamento
Desinfecção – Micro indicador
Qual processo adotar ? (Reiff, 1993)
Máximo desempenho do sistema;
Atendimento ao padrão de potabilidade vigente e/ou às
condições de segurança sanitária visando minimizar os
riscos de transmissão de doenças;
Minimização da formação de subprodutos com
possíveis efeitos deletérios à saúde humana;
Máxima eficiência do desinfetante, considerando-se a
amplitude de variação possível das características da
água e do tempo de contato, este decorrente das
inevitáveis variações de vazão afluente a ETA
24. Técnicas de Tratamento
Desinfecção – Tipos
• Cloro (mais largamente utilizado):
• Facilmente disponível como gás, líquido ou sólido
• É barato
• É fácil de aplicar devido à sua alta solubilidade
• Deixa um residual em solução, de concentração
facilmente determinável
• É capaz de destruir a maioria dos microrganismos
patogênicos
• Desvantagens:
• O cloro é um gás venenoso e corrosivo
• Pode causar problemas de gosto e odor
25. Técnicas de Tratamento
Desinfecção – Tipos
• Dióxido de Cloro
• Alto poder desinfetante - Agente oxidante e desinfetante
• Aplicação versátil (oxidação de ferro e manganês e controle de odor e
sabor)
• Apresenta relativa estabilidade, permitindo residuais no SDA
• A eficiência do dióxido de cloro não é afetado pelo pH da fase líquida
• Quando produzido de forma adequada, não apresenta formação de
THM’s
• Desvantagens:
• Alto custo, função principalmente da matéria prima
• A produção do dióxido de cloro deve ser “in loco”
• O controle do processo de geração de dióxido de cloro requer grandes
cuidados operacionais
26. Técnicas de Tratamento
Desinfecção – Tipos
• Ozônio:
• Oxidação da matéria orgânica, produzindo ozonidas e
CO2
• Alvejamento e melhoria da cor
• Redução dos teores de ferro e manganês
• Remoção de certas substâncias biodegradáveis
• Não é afetado pela presença de amônia como o cloro
• Agente poderoso, de ação rapidíssima
• Mais eficiente que o cloro na remoção de esporos, cistos
de amebas
• Desvantagem:
• Residuais obtidos não são persistentes, desaparecem em
pouco tempo
27. Técnicas de Tratamento
Desinfecção – Tipos
• Ultravioleta
• Envolve a exposição de um filme de água à luz
ultravioleta produzida por lâmpadas de vapores de
mercúrio com bulbo de quartzo
• As lâmpadas produzem luz ultravioleta com 25-30% de
energia dentro da região espectral de 2537 A (dentro de
zona de ação bactericida)
• Desvantagens:
• Grande custo de operação e manutenção
• Resume-se a pequenas instalações de uso domiciliar ou
comunitário e usos industriais
28. Técnicas de Tratamento
Desinfecção – Cloro
Aplicações de Cloro no Tratamento de Água
Tipos
Cloro gasoso
Hipoclorito de sódio
(solução líquida)
Hipoclorito de cálcio
(sólido)
29. Técnicas de Tratamento
Desinfecção - Cloro
Cloração : É o processo mais importante do tratamento
para a qualidade da água, sendo o cloro um poderoso
agente oxidante (controle de: odor, sabor, algas, Fe,
Mn, biofilmes, etc);
A cloração é eficiente, barata, de fácil aplicação cujo
residual de fácil medir;
Amplo espectro de ação germicida;
Forma compostos com ação residual ativa
NaOCl + H2O HOCl- OCl- + H+
29
30. Técnicas de Tratamento
Desinfecção - Cloro
1) Cloração simples: É a aplicação do cloro até obter-se um
residual desejado. Aplica-se o cloro e após um tempo
verifica-se a quantidade existente e faz ajustes se necessário.
2) Pré-cloração: É a aplicação do cloro antes de qualquer
tratamento com a finalidade de controlar microrganismos,
melhorar a condição de coagulação e redução do número de
bactérias em águas muito poluídas.
3) Pós-cloração: Consiste na aplicação do cloro após o
tratamento, antes da correção do pH.
4) Recloração : É a aplicação de cloro em um ou mais pontos
da rede depois da pós cloração.
30
31. Técnicas de Tratamento
Desinfecção – Cloro
Aplicações de Cloro e Dosagens Típicas
Aplicação Dosagem típica pH ótimo Tempo de Efetividade
Reação
Oxidação de 0,62 mg/mg Fe 7,0 < 1,0 hora Bom
ferro
Oxidação de 0,77 mg/mg Mn 7,5 a 8,5 1 a 3 horas Razoável,
manganês 9,5 Minutos função do
pH
Controle de 1 a 2 mg/l 6,0 a 8,0 Não Bom
biofilmes Disponível
Controle de Variável 6,0 a 8,0 Variável Variável
gosto e odor
Remoção de cor Variável 4,0 a 7,0 Minutos Bom
32. Técnicas de Tratamento
Cloro em meio Aquoso
Cloro gasoso
Cl2 H 2O Cl HOCl H
Formação do íon
Hipoclorito
hipocloroso
NaOCl H 2O HOCl Na OH
de sódio
Hipoclorito
Ca (OCl ) 2 2 H 2O 2 HOCl Ca 2 2OH
de cálcio
HOCl OCl H
Atenção: Depende do pH
33. Técnicas de Tratamento
Cloro em meio Aquoso
• Somatória das
concentrações de
HOCl e OCl- =
cloro residual livre
• Ácido hipocloroso
é um desinfetante
muito mais
eficiente
• P. 518/MS
recomenda pH < 8
HOCl H OCl
34. Técnicas de Tratamento
Cloro em meio Aquoso
Concentração mínima de cloro
residual livre após a desinfecção:
Eficiência
0,5 mg/l
Concentração mínima de cloro
residual livre na rede de
distribuição: 0,2 mg/l
Tempo de
contato
Concentração máxima de cloro
30 min residual livre na rede de
distribuição: 2,0 mg/l
35. Técnicas de Tratamento
Cloração ao “breakpoint”
Ao realizar a desinfecção com cloro uma das
premissas iniciais consiste em atender à “demanda
de cloro”
O que è “demanda de cloro” ?
Como a capacidade de oxidação do cloro não é
seletiva, isto é, ele oxida não apenas os
microrganismos como também diversas substâncias,
tais como amônia, Fe, Mn, Sulfato e matéria
orgânica, como consequência haverá uma redução
da ação desinfetante para com os microrganismos
36. Técnicas de Tratamento
Cloração ao “breakpoint”
Como é calculada a “demanda de cloro” ?
Demanda = dosagem aplicada – concentração
residual (saída tanque de contato)
Qual a importância da concentração residual cloro ?
A concentração residual assegura que a demanda de
cloro foi satisfeita no sistema
Como saber a dosagem ideal para atender a
demanda necessária de cloro ?
Usualmente através de modelos matemáticos que
levam em consideração a qualidade da água
37. Técnicas de Tratamento
Cloração ao “breakpoint”
N kd .C0n .t
N e
0
• No, N – número de organismos viáveis no inicio e no tempo t
• Co – concentração do desinfetante (mg/L)
• n – coeficiente de diluição, adimensional, relacionado à dispersão do
desinfetante na massa líquida
• t – tempo de exposição (min)
• Kd – constante de inativação dependente do tipo de microrganismo
(min-1)
38. Técnicas de Tratamento
Cloração ao “breakpoint”
Demanda
imediata
Formação das Após oxidação Cloro
cloraminas cloraminas livre
39. Técnicas de Tratamento
Cloração ao “breakpoint”
O ácido hipocloroso pode combinar com amônia e outros
compostos amoniacais para a formação de cloraminas,
através da amônia presente nas águas, resultante da
decomposição de compostos nitrogenados
Reações com nitrogênio amoniacal (Fase 1):
NH 4 HOCl NH 2Cl H 2O H • cloro combinado
NH2Cl HOCl NHCl2 H 2O • pH 7,5 reação
ocorre em 1 min
NHCl2 HOCl NCl3 H 2O
40. Técnicas de Tratamento
Cloração ao “breakpoint”
Nitrogênio amoniacal
Monocloramina
NH 4 HOCl NH 2Cl H 2O H
Cloro aplicado
41. Técnicas de Tratamento
Cloração ao “breakpoint”
Nitrogênio amoniacal
Monocloramina
NH 4 HOCl NH 2Cl H 2O H
Cloro aplicado
42. Técnicas de Tratamento
Cloração ao “breakpoint”
Nitrogênio amoniacal
Monocloramina
Cloro aplicado NH 4 HOCl NH 2Cl H 2O H
43. Técnicas de Tratamento
Cloração ao “breakpoint”
Nitrogênio amoniacal
Monocloramina
Cloro aplicado NH 4 HOCl NH 2Cl H 2O H
44. Técnicas de Tratamento
Cloração ao “breakpoint”
Dicloramina
Monocloramina
NH 4 HOCl NH 2Cl H 2O H
Cloro aplicado
NH 2Cl HOCl NHCl2 H 2O
45. Técnicas de Tratamento
Cloração ao “breakpoint”
As monocloraminas (NH2Cl). Dicloraminas (NHCl2) e
tricloraminas (NCl3), contribuem para a concentração de
“cloro residual combinado” (Fase 2)
Assim o cloro total disponível constitui-se no somatório entre
o cloro livre (HOCl + OCl-) e o combinado
Na desinfecção, satisfeita a demanda de cloro, o
prosseguimento do processo de cloração acarreta a
oxidação das cloraminas já formadas, produzindo
compostos como óxidos de nitrogênio, HCl, N2, entre outros
(Fase 3):
2 NH2Cl + HOCl N2 + 3 H+ + 3 Cl - + H2O
46. Técnicas de Tratamento
Cloração ao “breakpoint”
Após a oxidação total das cloraminas, o cloro adicionado
converte-se em cloro livre, processo denominado de
cloração ao “breakpoint”.
2 NH 4 3HOCl N 2 5H 3Cl 3H 2O
• cloro livre
NH 4 HOCl NO 6 H 4Cl H 2O
4 3
47. Técnicas de Tratamento
Cloração ao “breakpoint”
Demanda
imediata
Formação das Após oxidação Cloro
cloraminas cloraminas livre
49. Técnicas de Tratamento
Cloração ao “breakpoint”
Pós-desinfecção (cloraminação): Este tratamento, ao nível
do cloro combinado, é útil em pós-desinfecção (ex.: após à
ozonização) para manter condições pouco favoráveis ao
desenvolvimento de microrganismos e algas.
Durante o tratamento e na rede distribuição (cloro
residual livre)
– Facilita a remoção de redutores (H2S, Mn2+, Fe2+).
– Impede desenvolvimento de microrganismos e algas nos
filtros e nos tanques de sedimentação.
51. Técnicas de Tratamento
Cloração ao “breakpoint”
• Normas ABNT relacionadas ao hipoclorito
52. Técnicas de Tratamento
Fluoretação
Objetivo: 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.
Para cada $ 1,0 gasto em processos de
fluoretação, são economizados
Benefícios
potencialmente $ 80,0 em custos
odontológicos (AWWA, 1999)
53. Técnicas de Tratamento
Fluoretação
Concentração de Uso
TEMPERATURA MÉDIA LIMITES
ANUAL RECOMENDADOS DE FLUORETO (mg/l)
DAS MÁXIMAS DIÁRIAS
(C) INFERIOR ÓTIMO SUPERIOR
10 - 12,1 0,9 1,2 1,7
12,2 - 14,6 0,8 1,1 1,5
14,7 - 17,7 0,8 1,0 1,3
17,8 - 21,4 0,7 0,9 1,2
21,5 - 26,3 0,7 0,8 1,0
26,4 - 32,5 0,6 0,7 0,8
54. Técnicas de Tratamento
Fluoretação
Aplicação em Água de Abastecimento
Fluoreto de Sódio
(NaF)
Fluoreto de Cálcio
(CaF2)
Fluossilicato de sódio
(Na2SiF6)
Ácido Fluossilícico
(H2SiF6)
57. Técnicas de Tratamento
Dimensionamento Sistema
Definição da geometria do tanque de contato
40,0 m
3,25 m
3,25 m
13,0 m
58. Técnicas de Tratamento
Dimensionamento Sistema
Canal de água filtrada
F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8
CASA DE
QUÍMICA
Canal de água coagulada
59. Técnicas de Tratamento
Correção pH
É um método preventivo da corrosão dos
encanamentos (rede).
Consiste na alcalinização da água para remover o
gás carbônico e formar uma película de carbonato
na superfície das tubulações.
A agressividade da água depende do pH, da
alcalinidade e gás carbônico.
59
60. Técnicas de Tratamento
Correção pH
A correção é feita geralmente em dois pontos:
Mistura rápida (calha Parshall): para gerar um
pH ótimo para floculação – 5,0 a 8,0.
Após a cloração: pH ótimo entre 7,0 e 7,2.
através do “índice de Langelier” (IL), podemos
identificar se a água é incrustante ou corrosiva.
Relação do pH da água com o pH de saturação.
60
61. Técnicas de Tratamento
Correção pH
Cálculo do índice de Langelier (I.L.)
I.L. = pH – pHs
pHs = pCa + pAlcalinidade + C
pCa = -log[Ca]
pAlcalinidade = -log[Alcalinidade]
C = const. que depende da concentração de sais
dissolvidos presentes na água.
I.L. ≤ 0 Água corrosiva (indesejável)
I.L. > 0 Água incrustante (ideal – fina
camada de protetora de carbonato de cálcio)
61
62. Técnicas de Tratamento
Escolha da Tecnologia
Depende principalmente da qualidade da água
a ser tratada (água bruta) e/ou da possibilidade
de alteração de suas características.
62
63. Técnicas de Tratamento
Escolha da Tecnologia
• CONAMA 357/2005
• Dispõe sobre a classificação das águas
doces, salinas e salobras do Território
Nacional e estabelece os padrões máximos
de lançamento corpos receptores
Parágrafo único: As águas de melhor
qualidade podem ser aproveitadas em uso
menos exigente, desde que este não
prejudique a qualidade da água.
64. Técnicas de Tratamento
Escolha da Tecnologia
Classificação das Águas Doces -
CONAMA 357/2005
Classe Especial – Desinfecção
Classe 1 - Tratamento Simplificado
Classe 2 - Tratamento Convencional
Classe 3 - Tratamento Convencional ou
Avançado
64
65. Técnicas de Tratamento
Escolha da Tecnologia
Classe Especial
Destinação principal:
• abastecimento doméstico sem prévia ou
com simples desinfecção
Limites ou condições:
• para o uso como água de abastecimento
sem prévia desinfecção os coliformes totais
deverão estar ausentes em qualquer
amostra.
66. Técnicas de Tratamento
Escolha da Tecnologia
Classe 1
Destinação principal:
• abastecimento doméstico após tratamento
simplificado
Limites ou condições:
• Presença de coliformes fecais não deverá exceder
um limite de 200 NMP/100 mL em 80% ou mais de,
pelo menos, 6 amostras mensais coletadas em
qualquer mês
• OD ≥ 6 mg/L O2
• DBO ≥ 3 mg/L O2
70. Técnicas de Tratamento
O processo da filtração lenta consiste, basicamente,
na passagem da água através de um meio granular,
constituído por uma camada suporte e areia.
71. Técnicas de Tratamento
Escolha da Tecnologia
Finalidades
Remoção de impurezas físicas, químicas e
biológicas da água;
Abastecimento de água potável para a
comunidade;
Atendimento da portaria nº 518/2004 MS;
Promoção de melhorias na qualidade de
vida da comunidade .
73. Técnicas de Tratamento
Escolha da Tecnologia
Vantagens x Desvantagens
VANTAGENS DESVANTAGENS
Sistema simplificado Utilização limitada pela qualidade da
água bruta afluente ao filtro
Não requer uso de produtos A água bruta não deve apresentar
químicos valores para Cor maiores que 5 uC
Facilidade na operação e A água bruta não deve apresentar
manutenção valores para Turbidez maiores que
10 UNT
Não necessita acompanhamento Demanda de grande área para
técnico diário implantação
74. Onde Estudar a Aula de Hoje
Nos Livros
• Azevedo Netto, José & Richter, Carlos –
Tratamento de Água – Tecnologia Atualizada – Ed.
Blücher ( Cap. 12 a 18)
• Libânio, Marcelo – Fundamentos de Qualidade e
Tratamento de Água – Ed. Átomo (Cap. 9 a 12)