A água cobre 75% da superfície da terra. A água salgada esta presente nos mares e oceanos e representa 97,4% de toda a água.

A água doce, portanto, não chega a 3%, sendo que 90% desse volume correspondem a geleiras e o resto a rios, lagos e lençóis subterrâneos. Daí a importância da preservação dos mananciais.

Água pura no sentido rigoroso do termo, não existe na natureza.

Ela é um ótimo solvente quando misturada com diversas substâncias, dependendo da sua procedência. Além das substâncias pode conter microrganismos e materiais diversos em suspensão.

Este “enriquecimento” ocorre no seu ciclo hidrológico natural.

INTRODUÇÃO

PRECIPITAÇÃO

EVAPORAÇÃO

ESCOAMENTOSUPERFICIAL

INFILTRAÇÃO ESCOAMENTOSUBTERRÂNEO

CICLO HIDROLÓGICO DA ÁGUA NA NATUREZA

Quando a água apresenta-se sob forma de chuva, arrasta e absorve os gases da atmosfera (oxigênio, dióxido de carbono, dióxido de enxofre) e alguns materiais sólidos dispersos no ar.

Esses gases dissolvidos tornam a água mais agressiva, aumentando sua ação solvente.

Ao atingir a terra, parte dessa água corre sobre a superfície, parte infiltrasse no terreno e parte evapora.

A água que corre sobre a superfície dissolve sais presentes nos minerais, como é o caso do carbonato de cálcio e magnésio, que pela ação do CO2 da água, são transformados em bicarbonatos passando a ser solúveis, tornando, portanto a água dura.

Além da capacidade solvente, a água pode carregar materiais suspensos. Essa matéria suspensa é que confere à água o que chamamos de turbidez.

CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS SEGUNDO A DISTRIBUIÇÃO

Águas subterrâneas

São as águas contidas no interior do solo, rica em CO2 e bastante agressiva atacando as rochas com dissolução de componentes, como sais de cálcio, magnésio e ferro, deixando-os solubilizados geralmente na forma de bicarbonatos. A camada que contém água subterrânea se chama aqüífero. Existem dois tipos de aqüíferos: o freático e o artesiano.

O freático é aquele em que a superfície da água se encontra à pressão atmosférica (normal). O artesiano é aquele em que a superfície da água se encontra a pressão maior que a atmosférica.

Águas superficiais

São as águas de rios, lagos e mares. As águas dos rios apresentam teor muito baixo em sais dissolvidos e matéria orgânica. São denominadas “águas doces”. As águas dos lagos são pobres em sais solúveis se há sangria permanente e abundante. Caso contrário são altamente concentradas e denominadas salobras. As águas dos mares são caracterizadas, por elevadas concentrações salinas.

CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS QUANTO À APLICAÇÃO

Águas potáveis

Devem ser límpidas, inodoras e insípidas; devem dissolver os sabões. Devem conter bastante ar em solução. Conter sais minerais não superiores a 0,5g/L e, preferencialmente, isentas de matérias orgânicas, de fosfatos, nitratos, nitritos, amônia, gás sulfídrico e sais ferruginosos, cálcios, magnésios e microorganismos.

Águas industriais

Recebem diversas classificações em função dos tratamentos recebidos ou das suas aplicações. As principais águas industriais são:

-Águas de processo: São aquelas que entram como matéria prima na obtenção do produto final;

-Águas para geradores de vapor: Mais conhecidas como águas de caldeiras, são sofisticadas em tratamento para evitar incrustações em tubos ou ataques diversos, principalmente devido a gases dissolvidos.

- Águas de refrigeração: São adequadas ao tipo de sistema de refrigeração.

CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS SEGUNDO TRATAMENTOS APLICAÇÕES E OCORRÊNCIAS

Água bruta: É a água proveniente do manancial. Apresenta muita turbidez, impurezas grosseiras, microorganismos, sais e gases dissolvidos, etc.

Água clarificada: A água após passar pelas etapas de (pré-cloração), coagulação, floculação, e sedimentação. Apresenta baixa turbidez, baixo teor de sais, gases dissolvidos, microorganismos,etc.

Água de processo: De uma maneira geral, é a água clarificada e filtrada. Apresenta pouco teor de sais, gases dissolvidos e microorganismos (dependendo de processo).

Água potável: É uma água clarificada, filtrada e clorada, mantendo-se o teor de cloro na faixa de 0,2 a 0,5ppm. Apresenta baixo teor e sais e gases dissolvidos.

Água abrandada: É uma água clarificada, filtrada e que passou por abrandamento (remoção de íons cálcio e magnésio). É utilizada para geração de vapor (caldeiras de baixa pressão). Contém gases dissolvidos, microrganismos e baixo teor de sais.

Água deionizada: É à água que passou pelo processo de troca iônica.

Água desaerada: É isenta de gases por eliminação mecânica ou química. Especialmente condicionada a caldeiras de alta pressão.

Água de resfriamento e refrigeração: É carregada de substâncias químicas com fins de proteção das tubulações como cromatos, microbicidas, dispersantes, inibidores, etc. É utilizada em trocadores de calor.

Água poluída: Apresenta alterações em suas características naturais, químicas e organolépicas.

Água contaminada: Contém microrganismos patogênicos ou contaminantes tóxicos.

Água desinfetada: Está isenta de organismos patogênicos.

Água esterilizada: Está isenta de organismos vivos.

Água turva: Possui partículas em suspensão.

Água mineral: Contém quantidade acentuada de substâncias em solução.

Água termal: É a água mineral a uma elevada temperatura.

Água radiativa: É a água mineral ou termal possuidora de radiatividade.

Água salobra: Água que possui dureza.

As águas podem receber dois tipos de tratamento:

primários (aplicados á água com a finalidade de

torná-la potável), e secundários (aplicados a água

para uso industrial).

Coadjuvantes e/ou alcalinizantes

Água Bruta ÁguaFonte ou (alta turbidez) ClarificadaManancial

Pré-cloração Baixa(opcional) Turbidez

Água paralavagens grosseiras

Água para Água paracombate à refrigeração

Água Filtrada incêndio

Fluoretação (opcional)

ÁGUA POTÁVEL Água clarificada Água para caldeira

de alta pressão

Água para caldeira de baixa pressão

Fluxograma de um sistema de tratamento de água

CAPTAÇÃO CLARIFICAÇÃO FILTRAÇÃO

ADIÇÃO DEPRODUTOS QUÍMICOS

DESINFECÇÃO

TRATAMENTO DESAERAÇÃO(alta pressão)

TRATAMENTOS PRIMÁRIOS

As etapas do tratamento primário são:

Captação – onde a captação da água é feita (barragens de rios, açudes, lagos ou poços).

Pré-cloração – tratamento opcional que visa à inibição de matérias orgânicas.

Clarificação – envolve três etapas a coagulação, a floculação e a sedimentação.

Filtração – consiste em passar a água proveniente da clarificação através de um filtro.

Desinfecção – resguarda a água de contaminantes microbiológico devido adição de cloro.

No tratamento secundário tem-se:

O abrandamento – remove os íons causadores da dureza da água através da precipitação.

A troca iônica – compreende o mecanismo de interação resina/água, onde os íons dissolvidos na água são trocados pelo íon móvel da resina.

A osmose reversa – a água passa através de uma membrana semipermeável e esta remove de 90 a 99,9% de todos os contaminantes.

A desaeração – consiste na remoção de gases indesejáveis dissolvidos na água.

TRATAMENTOS SECUNDÁRIOS

TRAMENTOS PRIMÁRIOS

A captação é a etapa de admissão de água para tratamento. Essa captação pode ser feita em barragens, rios, açudes, lagos ou poços subterrâneos naturais ou artificiais. Na captação utilizam-se telas ou grades para evitar impurezas grosseiras.

A pré-cloração é um tratamento primário opcional que visa a inibição de materiais orgânicos (algas, lodos, etc.) possíveis de crescerem nas tubulações. É um tratamento opcional, pois depende da proveniência da água. O agente adequado para o processo é o gás cloro que é injetado na admissão da água

A clarificação é a etapa mais importante do tratamento primário de água. Consiste na remoção de materiais finamente divididos presentes na água e também materiais coloidais. Envolve três etapas: a coagulação, floculação e sedimentação.

A coagulação consiste na adição de um coagulante processador da neutralização das cargas negativas suspensas na água. Os coagulantes mais utilizados são: sulfato de alumínio [Al2(SO4)3], sulfato férrico (FeSO4), aluminato de sódio, cloreto férrico, sulfato ferroso e polímeros de natureza catiônica. Muitas vezes coagulantes naturais acham-se presentes na água e o processo de coagulação dá-se simplesmente por ajuste de pH. Se a água a ser tratada não estiver próxima da faixa ideal do coagulante adiciona-se alcalinizantes para elevar este pH.

A floculação ocorre a partir do momento em que há a aglutinação das impurezas, formando flocos, que serão posteriormente facilmente removidos.

A decantação é a etapa complementar do processo de clarificação. Como os flocos de sujeira são mais pesados do que a água, eles caem e se depositam no fundo do decantador.

REAÇÕES DOS AGENTES COAGULANTES COM PRODUTOS ALCALINOS

Reações com Alcalinidade Natural

Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(HCO3)2 2Al(OH)3(S) + 3CaSO4(S) + 6CO2 + 18H2O

2FeSO4.7H2O + 3Ca(HCO3)2 + 1/2O2 2Fe(OH)3(S) + 2CaSO4(S) + 4CO2 + 6H2O

2FeSO4.7H2O + 3Ca(HCO3) + Cl2 Fe(OH)3(S) + 2CaSO4(S) + CaCl2 + 6CO2 + 7H2O

Reações com Alcalinidade Adicionada

Al2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 4H2O 2Al(OH)3(S) + 3Na2SO4 + 3CO2 + H2O

Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(OH)2 3CaSO4(S) + 2Al(OH)3(S) + 18H2O

Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 2Fe(OH)3(S) + 3Na2SO4 + 3CO2 + H2O

A filtração pode ser considerada uma etapa complementar da clarificação. Nesta fase a água passa por varias camadas filtrantes onde ocorre a retenção dos flocos menores que não ficaram na decantação. A água fica então livre das impurezas.

A desinfecção tem o objetivo principal de resguardar a água de contaminantes microbiológicos. O principal agente utilizado é o cloro.

Reações ocorridas na desinfecção

(usando hipoclorito de sódio ou cálcio)

HClO HCl + O

OH- + Na+ NaOH

2OH- + Ca+ Ca(OH)2

São tratamentos utilizados principalmente em águas industriais. São complementares aos primários. Os principais tratamentos secundários são: abrandamento, troca iônica, osmose reversa e desaeração.

ABRANDAMENTO

É a remoção das impurezas inorgânicas, principalmente bicarbonatos, presentes nas formas cálcica e magnesiana (íons causadores da dureza) através de precipitação.

O abrandamento consiste na redução da agressividade da água. Para isso faz-se o uso de produtos químicos como a cal e a barrilha. O abrandamento consiste em dois mecanismos: precipitação e filtração.

TRATAMENTOS SECUNDÁRIOS

Reações de abrandamento:

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3(S) + 2H2O

Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 Mg(OH)2(S) + 2CaCO3(S) + H2O

MgCO3 + Ca(OH)2 CaCO3(S) + Mg(OH)2(S)

MgSO4 + Ca(OH)2 Mg(OH)2(S) + CaSO4(S)

O abrandamento é complementado pela filtração para remoção das substâncias insolúveis geradas. Os processos de abrandamento podem ser a frio ou a quente.

O abrandamento não é um tratamento definitivo da água, apenas torna-a menos agressiva na sua utilização.

A sílica (SiO2), causadora da turvação ou turbidez, pode ser removida parcialmente por abrandamento com cal em combinação com óxido de magnésio ou com um sal de magnésio em processo conduzido a quente.

TROCA IÔNICA

É um processo bastante eficiente de tratamento e purificação das águas naturais, para uso urbano, laboratorial e industrial de acordo com a necessidade.

O processo de tratamento por troca iônica consiste no mecanismo de interação resina/água. Se conduzido adequadamente, as resinas têm uma vida útil longa e podem ser regeneradas após cada ciclo de operação.

As resinas utilizadas são polímeros orgânicos de natureza catiônica ou aniônica que servirão de leito para a água a ser tratada.

Esse processo pode utilizar leitos separados ou leitos mistos.

Leitos separados As resinas são colocadas em recipientes distintos contendo uma carga de carvão ativado e a resina específica constituindo o leito catiônico ou leito aniônico. O leito catiônico elimina cátions indesejáveis da água, substituindo-os por cátions móveis da resina trocadora de íons, enquanto a resina aniônica elimina os ânions indesejáveis da água, substituindo-os por ânions móveis da resina.

As resinas são regeneradas quando estiverem saturadas com os cátions ou ânions contaminantes da água.

A regeneração da resina catiônica é feita com ácido clorídrico ou sulfúrico se o íon móvel for H+ ou com cloreto de sódio de o íon móvel for o Na+. A solução ácida ou salina é forçada a passar pelo leito da resina em contracorrente da operação normal de tratamento para remover os íons retidos ativando-a novamente.

Em seguida é feita, uma lavagem com água deionizada que, alem de remover o excesso de íons móveis livres promove uma movimentação no leito da resina.

ESQUEMA DE TROCA IÔNICA EM LEITOS SEPARADOS

Anteparo poroso para retenção

Água dura de microesferas de resina

Res. Catiônica Res. Aniônica

Retenção de Cátions Retenção de Ânions

Água desmineralizada (mole)

Reações de desmineralização e regeneração das resinas

 Resina catiônica:

 Operação: 2R-H + M2+ R2M + 2H+

Regeneração: R2M + 2H+ 2R-H + M2+

 

Resina aniônica:

 Operação: xR-OH + Ax- RxA + xOH-

Regeneração: RxA + xOH- xR-OH + Ax-

Na regeneração a água de lavagem é descartada para o esgoto ou outros fins menos nobres que as caldeiras.

Leitos mistos Consistem na reunião dos dois tipos de resina no mesmo equipamento constituindo um único leito.

Do ponto de vista de montagem, o leito misto é mais prático, porém, esta operação é mais complicada em termos de eficiência.

Algumas complicações mais comuns são: a irregularidade nas distribuições das resinas concentrando aniônica e catiônica em pontos específicos; e dificuldade na regeneração, pois se deve fazer passar pelo mesmo leito a solução regeneradora catiônica e a aniônica intercalando-se as lavagens.

ESQUEMA DE TROCA IÔNICA EM LEITO MISTO

Água dura

Res. Catiônica Retenção de cátions

e aniônica e ânions

Água desmineralizada

(mole)

OSMOSE REVERSA

É uma técnica de tratamento baseada na passagem da água ou solução a ser purificada por uma membrana semipermeável com aplicação de uma pressão superior a pressão osmótica. A Osmose Reversa é capaz de tirar até 98% das impurezas iônicas da água, e 100% das impurezas orgânicas (bactérias, vírus, fungos). É a mais fina das filtrações conhecidas, pois permite a remoção de partículas muito pequenas tipo, íons dissolvidos na solução obtendo-se uma água de altíssima pureza química e microbiológica. Não remove gases ionizáveis dissolvidos.

A osmose reversa é um pré-tratamento ideal para sistemas de purificação de água para obtenção de água grau reagente.

Tanto os processos de troca iônica quanto o de osmose reversa necessitam de tratamentos preliminares das águas subterrâneas.

Os sólidos suspensos e a matéria orgânica presente na água precisam ser removidos e, com esta finalidade, emprega-se a dosagem de produtos químicos para coagulação e correção de pH; oxidação e precipitação dos metais se houver (como ferro, manganês e outros); floculação; clarificação; filtração, ultrafiltração e eliminação de oxidantes incorporados, entre outros métodos.

O dimensionamento da instalação baseia-se na análise físico-química da água a ser tratada e produzida. Em função disso, são definidos os tipos de pré-tratamentos, bem como o emprego de troca iônica, osmose reversa ou ambos combinados.

As membranas de osmose reversa são empregadas comercialmente desde fins dos anos 60 e vem aumentando a sua fatia de mercado devido a sua necessidade cada vez menor de pressões de operação, o que significa menos custos.

A osmose reversa é aplicada em: dessalinização de água salobra ou bruta, tratamento de efluentes industriais, produção de água ultrapura para alimentação de caldeira, produção de água para processos industriais, hemodiálise, tratamento de rejeitos de indústrias têxteis e de papel e celulose, aplicações médicas ou farmacêuticas, indústria eletrônica, etc.

A membrana de osmose reversa age como uma barreira para as impurezas a serem eliminadas, principalmente os sais e moléculas inorgânicas, sendo obtido dois fluxos: água desmineralizada ultrapura e um rejeito salino.

As membranas osmóticas utilizadas na remoção de sais são do tipo sintéticas e consiste de varias camadas finas ou folhas de filmes que são unidas e enroladas em espiral ao redor de um tubo plástico. O material da membrana é semipermeável, permitindo que atravessem as moléculas de água e que sejam retidos os sólidos dissolvidos.

Quando a água a ser tratada passa através da superfície da membrana, é coletada no centro do tubo (água mole e doce) enquanto os resíduos são levados para fora através de drenos.

O processo se realiza a temperatura ambiente, sem necessidade de regeneração e sem troca periódica de filtros entupidos ou esgotados. Esse fenômeno ocorre devido a solubilização e difusão molecular. Segundo este mecanismo, cada molécula da solução a tratar, se dissolve na membrana. Este sistema opera com eficiência de 70 a 75% de água recuperada e com um rejeito na ordem de 25 a 30%.

Os sistemas de osmose reversa podem ser considerados como de baixa e alta pressão. Os de baixa pressão tem uso basicamente residencial, fornecendo entre 90 a 130 litros de água por dia, com rejeito de até 95%. Os de alta pressão são usualmente utilizados em aplicações comerciais e industriais onde grandes volumes de água são requeridos com níveis altos de pureza, podendo fornece milhões de litros de por dia com recuperação variando de 10 até 90%.

DESAERAÇÃO

É a remoção de gases indesejáveis dissolvidos na água. É um processo específico para águas de caldeiras. A desaeração pode ser feita por dois processos: mecânico e químico.

No processo mecânico a água é aquecida em recipientes adequados denominados desaeradores com a finalidade de eliminar gases por arraste.

O processo químico consiste na adição de substâncias neutralizadoras ou seqüestrantes. As principais substâncias neutralizadoras são: hidróxido de sódio, outros alcalinizantes e fosfatos. E as seqüestrantes são: Na2SO3 ou N2H4 (hidrazina).

Reações:

CO2 + 2NaOH Na2CO3 + H2O

Na2SO3 + 1/2O2 Na2SO4

N2H4 + O2 N2 + 2H2O

TRATAMENTO TRATAMENTO DE ESGOTODE ESGOTO

TIPOS DE TRATAMENTO DE ESGOSTO

LODOS ATIVADOS

Neste sistema, o esgoto vai para tanques de aeração onde as bactérias existentes no próprio esgoto se alimentam da matéria orgânica e consomem oxigênio. Para que essas bactérias se desenvolvam mais rapidamente e acelerem o processo de decomposição, recebem oxigênio através dos aeradores. Com isso, as bactérias se agrupam, eliminando a matéria orgânica, e passam para o tanque de decantação, formando um lodo. Esse lodo é recirculado para o tanque de aeração, e o excedente é descartado através dos leitos de secagem.

TANQUES IMHOFF

Este sistema é formado de unidades compactadas que possuem no mesmo tanque os processos de decantação e digestão do lodo, feitos por bactérias anaeróbicas, isto é, que não necessitam de oxigênio. Do tanque Imhoff saem três correntes: esgoto tratado, com redução de sua carga orgânica, gás gerado no processo de digestão do lodo e o lodo digerido, que vai para o leito de secagem.  

LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

No interior das águas das lagoas, as bactérias e algas utilizam a matéria orgânica para sobreviver e desta forma, fazem a autodepuração do esgoto.

DISPOSIÇÃO NO SOLO

A disposição de esgoto doméstico no solo como processo de tratamento comunitário é uma prática já antiga adotada pelo homem. Neste processo, o esgoto é absorvido pela camada de solo através de bacias de infiltração.

ETERHODIA-STER

Estação de Tratamento de Efluentes

ETAPAS DE PROCESSO

Decantador

Decantador

Espessador delodoFazenda de Lodo

(dentro do site)

Tanque Aeração (reação)

CaixaMistura

Tanqueequalização

TanqueEqualização

(pulmão)Efluente Bruto

6 Aeradores de superfície

Descarte de lodo

Reciclo de lodo

Efluente tratado (Reuso)

Soda Nitrogênio Fósforo

Disposição final do lodo

TanqueAeração

ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES

• TANQUE DE EQUALIZAÇÃO 1- Recebe o efluente industrial da Rhodia-Ster e Terphane, rico em monoetilenoglicol, aldeído acético, ácido acético e outros

• BACIA DE EQUALIZAÇÃO- Com capacidade para 500m³, recebe o efluente bruto através de bombeamento. Funciona como um pulmão do sistema , reservando um volume de efluente bruto, para possíveis necessidades como parada de planta não programada.

• SEPARADOR DE ÓLEO - Retém possíveis contaminações como óleo e sólidos do efluente bruto.

• TANQUE DE EQUALIZAÇÃO 2 - Com capacidade de 231m³, recebe efluente bruto. Sua função è homogenizar ou equalizar o efluente bruto. Através de um agitador.

Descrição do sistema

ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES

• CAIXA DE MISTURA - Com capacidade para 3,6m³, recebe o efluente já equalizado com vazão controlada através das Bombas. Na caixa de mistura são adicionados ácido fosfórico e hidróxido de amônia como nutriente, e soda cáustica para correção de pH.

• REATOR (TANQUE DE AERAÇÃO ) - Com capacidade para 1300m³, recebe o efluente da caixa de mistura, já adicionado nutrientes e soda cáustica. No reator existem quatros aeradores com a finalidade de manter uma quantidade de oxigênio essencial a degradação da matéria orgânica, e a sintaxe das Bactérias.

Descrição do sistema

ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES

• DECANTADOR SECUNDÁRIO - Após assimilação da matéria orgânica, o efluente passa por gravidade para o decantador, onde ocorre a decantação por densidade. A biomassa decanta e retorna para o tanque de aeração através das bombas mantendo uma quantidade de bactéria essencial ao sistema. O efluente tratado sai pelos vertedoros do decantador e vai por gravidade para o decantador secundário onde ocorre uma nova decantação; o efluente tratado volta para o processo fabril e o excedente de lodo do sistema rico em matéria orgânica e nutriente é bombeada para o espessador de lodo.

• ESPESSADOR DE LODO – Recebe o excedente do lodo do processo, Rico em matéria orgânica , nutriente e água. A água retorna para o reator e o lodo é bombeado para fazenda de lodo.

• FAZENDA DE LODO - Área com 10hec, onde o lodo è distribuído uniformemente no solo.

Descrição do sistema

Estação de Tratamento de Efluentes

PARÂMETROS OPERACIONAIS

Para que o sistema tenha uma boa eficiência de remoção da carga poluidora,é necessário manter determinados parâmetros

em faixas operacionais dentro do Tanque de Aeração.

-pH (acidez/alcalinidade) - 6,8 a 7,2

-OD (oferta de oxigênio) - 1,5 a 2,5

-Temperatura - 25 a 30°C

-DQO - <15.000 mg/L

-Nutrientes - 100:5:1 (proporção)

-SSV (Sólidos Suspensos Voláteis) - 3500 a 4000 mg/L

(concentração microorganismos ativos)