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Aula 4:Química das Águas
Purificação de águasa) tratamento de água para abastecimento
b) tratamento de esgotos
QUI 106 Química Analítica Ambiental (2017/1)
Departamento de Química – UFJF
www.ufjf.br/baccan
Estagiária: Náira da S. C. Almeida
Juiz de Fora, 19 de abril de 2017
Água: Bem Vital
Recapitulando...
IMPORTÂNCIA DA QUALIDADE DA ÁGUA
2https://pt.dreamstime.com/ilustra%C3%A7%C3%A3o-stock-
%C3%A1gua-e-corpo-humano-infographic-image72320071
Tratamento da água: História
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Grupos nômades;
Estabelecimento de morada fixa;
Aumento populacional;
Revolução Industrial;
Primeira ETA: Londres em 1829;
Sistemas de esgotos subterrâneos: Hamburgo em 1843;
Rocha, J.C.; Rosa, A.H.; Cardoso, A.A. Introdução à Química Ambiental. Editora Bookman, 2004.
Água: “CRISE”
4
http://revistavivasaude.uol.com.br/bem-estar/tudo-sobre-o-desperdicio-de-agua/5488/#
6
Toda água precisa ser tratada?
Qualidade depende da finalidade
Fontes de água para abastecimento:→ Águas subterrâneas→Águas superficiais
Fontes Potáveis: proteção das cabeceiras e processo de desinfecção
Fontes não Potáveis: Estação de Tratamento de Água (ETA)
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ETA: Estação de Tratamento de Água
Principais objetivos:
i. A remoção de material particulado, bactérias e algas;
ii. Remoção da matéria orgânica dissolvida;
iii. Remoção ou destruição de organismos patogênicos.
Os processos envolvidos podem sofrervariações dependendo da fonte de água e dos
padrões de qualidade a serem alcançados.
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ETA: Esquema Simplificado
http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47
RepresaCaptação e
Bombeamento
CloraçãoFluoretação
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ETA: Esquema Simplificado
Após a captação, a água é bombeada com vazões controladas até as
estações de tratamento da água.
A água passa por um sistema de grades que impede a entrada de elementos macroscópicos, como folhas, galhos e outros detritos.
02-Captação e Bombeamento
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ETA: Esquema Simplificado
http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47Lima et al. Quim. Nova, Vol. 38, No. 3, 309-315, 2015
03-Pré-cloraçãoPré-Alcalinização
Coagulação
Pré-Cloração: adição de cloro assim que a água chega à estação para facilitar a retirada de matéria orgânica e metais e destruição de
micro-organismos.
Matéria Orgânica pode reagir com CLORO formando TRIHALOMETANOS (THM) CHX3 (X = Cl, Br).
SISTEMA NERVOSO CENTRAL, RINS, FÍGADO; CARCINOGÊNICOS, TERATOGÊNICOS E ABORTIVOS.
Não é recomendada!
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ETA: Esquema Simplificado
http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47
03-Pré-cloraçãoPré-Alcalinização
Coagulação
Pré-Alcalinização: Adição de cal (CaO) ou soda (NaOH) à água paraajustar o pH aos valores exigidos para as fases seguintes dotratamento (floculação).
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ETA: Esquema Simplificado
http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47
03-Pré-cloraçãoPré-Alcalinização
Coagulação
Ex.: Al2(SO4)3, sais de ferro (III), polímerosorgânicos;
Coagulação: adição de um COAGULANTE seguido de agitação violenta da água para
provocar a desestabilização das partículas de sujeira, facilitando sua agregação.
Al2(SO4)3 + 6H2O → 2Al(OH)3 + 6H+ + 3SO42-
Os hidróxidos gelatinosos insolúveisformados vão encapsular as
partículas suspensas na água.
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ETA: Esquema Simplificado
http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47
CLARIFICAÇÃO:04-Floculação
05-Decantação06-Filtração
04-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.
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ETA: Esquema Simplificado
http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47
CLARIFICAÇÃO:04-Floculação
05-Decantação06-Filtração
05-DECANTAÇÃO: É um processo de separação física das partículas em suspensão, clarificando a água e reduzindo em grande porcentagem as impurezas.
Duração ~3h
Material sedimentado: LODO
Matéria orgânica, hidróxido de alumínio, impurezas.
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE SÓLIDOS
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ETA: Esquema Simplificado
http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47
CLARIFICAÇÃO:04-Floculação
05-Decantação06-Filtração
06-FILTRAÇÃO: A água passa por várias camadas filtrantes,
onde ficam retidas as partículas não decantadas e
substâncias solúveis (adsorção em carvão).
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ETA: Esquema Simplificado
http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47
07-DESINFECÇÃO:
CloraçãoFluoretação
Eliminação dos micro-organismos não eliminados nas etapas anteriores
Processos: Cl2 ou Solução de Hipoclorito; Cloraminas; Ozônio; Radiação UV;
Formação de TRIHALOMETANOS (THM)
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ETA: Esquema Simplificado
http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47
07-DESINFECÇÃO:
CloraçãoFluoretação
Cl2 Cl2(g) + 2H2O → HOCl + H3O+ + Cl-
HOCl + H2O H3O+ + OCl-
NaOCl e Ca(OCl)2
NaOCl + H2O HOCl + Na+ + OH-
Ca(OCl)2 + 2H2O 2HOCl + Ca2+ + 2OH-
Método confiável, simples e de baixo custo!
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ETA: Esquema Simplificado
http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47
07-DESINFECÇÃO:
CloraçãoFluoretação
FLUORETAÇÃO: etapa adicional para prevenção de cáries dentárias.
Fluoreto de Cálcio (CaF2), Fluoreto de Sódio (NaF), Ácido Fluorsilícico (H2SiF6) e Fluorsilicato de Sódio (Na2SiF6);
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ETA: etapas finais
http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47
Determinações físico-químicas e microbiológicas
para atestar a QUALIDADE da
água
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ETA: e o LODO ?
http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47
Encaminhado para a desidratação-estabilização química e microbiológica.
Secagem: pode ser realizada por evaporação em leitos, uso de filtros prensa, etc.
Onde pode ser reutilizado?
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Efluentes domésticos
http://www.cesama.com.br/pdf/A-Importancia-do-Tratamento-de-Esgoto.pdf
Gerados pelos uso de água de abastecimento nas atividades diárias
Composição:
99,9% água; 0,1% sólidos→Sólidos suspensos;→Sólidos dissolvidos;→Matéria orgânica;→Nutrientes –N, P;→Organismos patogênicos –vírus, bactérias, protozoários.
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Efluentes domésticos: PORQUE TRATAR?
http://www.cesama.com.br/pdf/A-Importancia-do-Tratamento-de-Esgoto.pdf
O esgoto, sem tratamento, provoca dois efeitos negativos na água em que é lançado:
A água resultante pode ser reutilizada: indústria, agricultura, lançamento nos rios.
Diminuição do O2 dissolvido Aumento na emissão de CH4 e CO2
{CH2O} + O2(aq) → CO2(g) + H2O
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Efluentes domésticos: Como tratar? Decomposição da matéria orgânica antes do seu lançamento em corpos de água:
Tratamento Anaeróbio;
Tratamento Aeróbio;
Tratamento “Misto”.
Preliminar
Remoção de sólidos grosseiros e areia
Primário
Remoção de sólidos em suspensão
sedimentáveis, materiais flutuantes
(óleos e graxas) e parte da matéria orgânica em
suspensão
Secundário
Remoção de matéria orgânica dissolvida e da
matéria orgânica em suspensão não removida no
tratamento primário
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Efluentes domésticos: Tratamento PRELIMINAR
http://www.cesama.com.br/pdf/A-Importancia-do-Tratamento-de-Esgoto.pdf
GRADE: remoção de sujeiras como
plásticos, sacolas, garrafas, etc.
CAIXA DE AREIA: remoção de areia.
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Efluentes domésticos: Tratamento PRIMÁRIO
http://www.cesama.com.br/pdf/A-Importancia-do-Tratamento-de-Esgoto.pdf
Eficiência de remoção de sólidos em suspensão está
na ordem de 40 a 60%,
Decantador Primário
Sólidos sedimentáveisMatéria orgânica (suspensão)
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Efluentes domésticos: Tratamento SECUNDÁRIO
Lagoas de Estabilização
Sistemas de Lodo ativado
Tratamentos Anaeróbios
I. Lagoas facultativas;
II. Lagoas anaeróbicas – lagoas facultativas;
III.Lagoas aeradas facultativas;
IV. Lagoas aeradas de mistura completa-lagoa de decantação;
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Efluentes domésticos: Tratamento SECUNDÁRIO
Lagoas de Estabilização
I. Lagoas facultativas
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Efluentes domésticos: Tratamento SECUNDÁRIO
Lagoas de Estabilização
Vantagens: Simplicidade;
Não requer energia;
× Desvantagens: Pequeno volume; Elevado tempo;
Adequado a pequenas comunidades!
Alguns exemplos:Lodos ativados convencional;Com aeração prolongada;Com fluxo intermitente.
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Sistemas de Lodo ativado
Efluentes domésticos: Tratamento SECUNDÁRIO
O lodo é bombeado do fundo do decantador
secundário para a unidade de aeração.
No decantador primário éremovida parte da matériaorgânica, minimizando oscustos do tratamento.
Lodos ativados convencional
Boa eficiência; Curto tempo de retenção (6-8h);
Custo elevado.
Reator AERÓBIO
I. Sistema de fossa séptica – filtro anaeróbico: sistema muito utilizado no meio rural e em pequenas comunidades.
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Tratamentos Anaeróbios
Efluentes domésticos: Tratamento SECUNDÁRIO
Remove sólidos em suspensão que
sedimentam
Remoção da matéria orgânica
restante
Menos eficiente que processos aeróbicos.
A maior parte dos sistemas geram lodo em maior ou menorquantidade;
O tratamento desse lodo érealizado em digestores primários esecundários, onde na ausência deoxigênio o lodo é transformado emmatéria mineraliza, com baixa cargaorgânica e poucas bactérias;
Ocorre ainda a produção de gases;
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Efluentes domésticos: Tratamento do Lodo
E os subprodutos gerados?
Água de reuso
Biogás
Biossólidos
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Efluentes domésticos: qual método usar?
Escolha do método para tratamento depende 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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Efluentes domésticos: ETE em Juiz de Fora
http://www.cesama.com.br/pdf/A-Importancia-do-Tratamento-de-Esgoto.pdf
Tratamento Preliminar
Tratamento Primário
Tratamento Secundário
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://www.cesama.com.br/pdf/A-Importancia-do-Tratamento-de-Esgoto.pdf
Rocha, J.C.; Rosa, A.H.; Cardoso, A.A. Introdução à Química Ambiental. Editora Bookman, 2004.
Nascentes, C.C.; Costa, L.M. Apostila de Química Ambiental, UFMG, 2011.
Von Sperling, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. Editora UFMG, Belo Horizonte, 1996.
https://www.youtube.com/watch?v=f61JxBM8wrY
http://revistavivasaude.uol.com.br/bem-estar/tudo-sobre-o-desperdicio-de-agua/5488/#
http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47