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Aula 4: Química das Águas
Parte 3a
Purificação de águas Tratamento de água para abastecimento
QUI 163 Química Ambiental (2018/1)
Departamento de Química – UFJF
www.ufjf.br/baccan
Náira da S. C. Almeida; Prof. Rafael Sousa
Abril, 2018
Água: Bem Vital Recapitulando...
IMPORTÂNCIA DA QUALIDADE DA ÁGUA
2 https://pt.dreamstime.com/ilustra%C3%A7%C3%A3o-stock-%C3%A1gua-e-corpo-humano-infographic-image72320071, acessado 03-04-18
DISCUSSÃO DA TAREFA...
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Aula passada...
Tratamento da água e 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
Água: “CRISE” e sociedade
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Água: “CRISE” e sociedade
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Toda água precisa ser tratada?
Qualidade depende da finalidade
Fontes de água para abastecimento: → Águas subterrâneas → Águas superficiais
Fontes Potáveis: processo de desinfecção Fontes não Potáveis: Estação de Tratamento de Água (ETA)
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ETA: Estação de Tratamento de Água
Principais objetivos:
- A remoção de material particulado, bactérias e algas
- Remoção da matéria orgânica dissolvida
- Remoção ou destruição de organismos patogênicos
Os processos envolvidos podem sofrer variações 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, acessado 03-04-18
Represa Captação e
Bombeamento
Cloração Fluoretação
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ETA: Etapas do Tratamento
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
11 http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47; Lima et al. Quim. Nova, Vol. 38, No. 3, 309-315, 2015
03-Pré-cloração Pré-Alcalinização
Coagulação
Pré-Cloração: ETAPA EM, DESUSO. Adição de cloro assim que a água chega à estação para facilitar a retirada de matéria orgânica, 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...
Etapas do Tratamento - Clarificação
CLORAÇÃO não é recomendada NESTA FASE!
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03-Pré-cloração Pré-Alcalinização
Coagulação
Pré-Alcalinização: Adição de cal (CaO) ou “soda” à água para ajustar o pH aos valores exigidos para as fases seguintes do tratamento (coagulação e floculação)
Etapas do Tratamento - Clarificação
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Pré-Alcalinização Coagulação
Ex.: Al2(SO4)3, sais de ferro (III), polímeros
orgânicos
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 insolúveis formados vão encapsular as partículas suspensas na água
Etapas do Tratamento - Clarificação
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CLARIFICAÇÃO: 04-Floculação
05-Decantação 06-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
Etapas do Tratamento - Clarificação
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CLARIFICAÇÃO: 04-Floculação
05-Decantação 06-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
Etapas do Tratamento - Clarificação
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CLARIFICAÇÃO: 04-Floculação
05-Decantação 06-Filtração
06-FILTRAÇÃO: A água passa por várias camadas filtrantes,
onde ficam retidas as partículas não decantadas e
substâncias solúveis (adsorção em carvão)
Etapas do Tratamento - Clarificação
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07-DESINFECÇÃO: Cloração
Fluoretação
Eliminação dos micro-organismos não eliminados nas etapas anteriores
Processos:
Cl2 ou Solução de Hipoclorito Cloraminas Ozônio Radiação UV
A formação de THM deve ser evitada...
Etapas do Tratamento - Desinfecção
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07-DESINFECÇÃO: Cloração
Fluoretação
Cl2 Forma gasosa: desvantagens!
Cl2(g) + 2H2O → HOCl + H3O+ + Cl-
HOCl + H2O H3O+ + OCl-
NaOCl e Ca(OCl)2
Método confiável, seguro, simples e de baixo custo!
NaOCl + H2O HOCl + Na+ + OH-
Ca(OCl)2 + 2H2O 2HOCl + Ca2+ + 2OH-
Etapas do Tratamento - Desinfecção
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DINÂMICA DE SALA DE AULA:
Pesquisar e apresentar o princípio básico da desinfecção com: Cloraminas Ozônio Radiação UV
Etapas do Tratamento - Desinfecção
REGRAS: Divisão em grupos Usar livro texto e internet Tempo para pesquisa : 15 min Tempo para apresentação (lousa/ oral): 5 min
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07-DESINFECÇÃO: Cloração
Fluoretação
FLUORETAÇÃO: Etapa adicional para prevenção de cáries dentárias
Etapa considerada polêmica… e não é mais utilizada em alguns países
desenvolvidos como os europeus
Fluoreto de Cálcio (CaF2), Fluoreto de Sódio (NaF), ácido Fluorsilícico (H2SiF6) e Fluorsilicato de Sódio (Na2SiF6)
Etapas do Tratamento - Desinfecção
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Determinações físico-químicas e
microbiológicas para atestar a QUALIDADE
da água
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Etapas do Tratamento – Monitoração!
VISUALIZANDO NA “PRÁTICA”
FILME CESAMA...
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ETA: e o LODO ?
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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- Fabricação de cimentos - Fabricação de tijolos - Cultivo de grama comercial - Compostagem - Construção civil, ...
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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.