Aula 05 - Considerações projeto eta - tecnica tratamento 25.08

Tratamento de

Água e Efluentes

2º. Sem./2010

Eng.Ambiental

Programa

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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

Nesta Aula Veremos ...

Considerações gerais sobre o Projeto de

Tratamento de Água

Técnicas de Tratamento de Água

Aeração e Pré-Cloração

Mistura rápida e dosagem de coagulantes

Estudo de Caso – Redução no Custo e

Perdas do Tratamento de Água da ETA de

Salinas-BA, após mudança do ponto de

Captação.

Considerações

sobre Projetos

de ETAs

Introdução

Escolha do Manancial

Disposição e Compacidade das Instalações

Localização das ETAs

Normas de Projeto

Custos das ETAs

Principais Técnicas de Tratamento e seus

efeitos

Projeto de ETAs

Tópicos

Você sabia que as metrópoles New York, Roma

e Madri são exemplos de gestão das águas

para abastecimento público no Mundo ?

Você sabe por que ?

Projeto de ETAs

Introdução

7

CAPTAÇÃO – Dar condições para que a água seja retirada

do manancial em quantidade capaz de atender à demanda;

ADUÇÃO – Condução da água desde a captação até a

comunidade abastecida;

TRATAMENTO – Eliminação de impurezas e ou correção das

condições impróprias;

RESERVAÇÃO – Atendimento às diversas necessidades tais

como: consumo, demandas de emergência (incêndio e outros

imprevistos), manutenção da pressão necessária na rede;

DISTRIBUIÇÃO – Condução da água através de tubulações

para os diversos pontos de consumo.

Sistema Abastecimento

Unidades

8

ADUÇÃO

TRATAMENTO

DISTRIBUIÇÃO

Captação

Tratamento

Reservação

Adução

Distribuição.

RESERVAÇÃO

CAPTAÇÃO

Fonte: www.copasa.com.br

Caixa D’Água Federação

São Caetano

Caji – Lauro de Freitas

Fazenda Grande III - Cajazeira Campinas de Brotas

Federação

Cabula

Garcia

Boca do Rio

Caji – Lauro de Freitas

Pirajá

FONTE: EMBASA

Serviço Público

Análise preliminar dos

Mananciais (sazonalidade)

Determinação do

Processo visando

qualidade e viabilidade

econômica.

Projeto de ETAs

Introdução

Decisão estratégica

muito importante

Proximidade dos

centros urbanos

Condições das águas

Projeto de ETAs

Escolha do Manancial

Volume para atender a demanda projetada

para pelo menos 25 anos

Risco de poluição “uso do solo”

FONTE: EMBASA

De onde vem nossa água ?

Sistema Integrado de Abastecimento de Água

Grande Salvador

Camaçari e Dias D’Ávila possuem sistemas próprios, com

base em poços que captam água do manancial subterrâneo.

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Quantidade de água tratada: ± 11.000 l/s ou ± 950.400 m3/d

Rio Jacuípe contribui através da Barragem de Sta. Helena

que manda água para a Barragem do Joanes II

Projeto de ETAs

Escolha do Manancial M

an

an

cia

is

Abastecimento Salvador Vazão média

Rio Paraguaçu 7.500 l/s

Rio Joanes 4.100 l/s

Rio Ipitanga 1.100 l/s

Rio do Cobre 120 l/s

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Projeto de ETAs

ANA - Atlas

http://www2.ana.gov.br/Paginas/default.aspx

15

OS MANANCIAIS QUE ABASTECEM A REGIÃO

METROPOLITANA DO SALVADOR

Paraguaçu

Joanes I & II

Sta. Helena

Ipitanga I & II Cobre

Represas Desativadas Represa de Pituaçu Represa de Ipitanga III

Fontes de Salvador

Fonte Nossa Senhora das Graças

Fonte das Pedras

Fonte de Yemanjá

Fonte do Baluarte

Fonte do Queimadinho

Fonte no Largo 2 de julho

Fonte do Dique do Tororó

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Projeto de ETAs

ANA - Atlas

• Manancial: Rio Paraguaçu (1982) • Localização: São Felix • Barragem: Pedra do Cavalo • Vazão Média Captada: 7.500 l/s

• Manancial: Rio Joanes (1955) • Localização: Areia Branca • Barragem: Joanes I e II • Vazão Média Captada: 3.300 l/s

• Manancial: Rio Ipitanga (1935) • Localização: Estrada Velha do Aero • Barragem: Ipitanga I e II • Vazão Média Captada: ≤ 800 l/s.

• Manancial: Rio do Cobre (1932) • Localização: Suburbio de Pirajá • Barragem: Cobre • Vazão Média Captada: ≤ 150 l/s

Barragem de Pedra do Cavalo

19

Bacia do Cobre • Pressão Antrópica

Paraguaçu • Pressão Antrópica

Periperi • Eutrofização

Paraguaçu • Resíduo Pedreira

Problemas Mananciais

20

Arranjo conveniente das partes integrantes

do Processo.

Projeto de ETAs

Instalações

21

Projeto de ETAs

Instalações

ETA PRINCIPAL

ETAs Salvador

ETA PRINCIPAL

ETA Principal recebe água da Barragem de Pedra do Cavalo (Rio Paraguaçu)

A ETA Principal também recebe água do rio Joanes (Barragem do Joanes II)

Atualmente são tratados cerca de 20 m3/s

FONTE: EMBASA

ETA Vieira de Mello: implantada em 1964.

ETA Teodoro Sampaio: construída em 1970.

Atualmente, são tratadas nas duas ETAs, aproximadamente 4,0m³/s.

FONTE: EMBASA

Teodoro Sampaio

ETAs Bolandeira

Vieira de Mello

ETAs Bolandeira

ETAs Salvador

ETAs Salvador

ETA do COBRE

O Sistema do Cobre, atualmente atende as áreas adjacentes à Enseada dos Cabritos com, aproximadamente, 150 l/s.

ETAs Salvador

ETA Suburbana

O sistema utiliza água proveniente do barramento Ipitanga II e pode tratar até 400 l/s. Este sistema só opera nos períodos de maior demanda de água.

Facilidade de Acesso

e Transporte

Disponibilidade de

energia elétrica

Facilidade para

descarte águas de

lavagem

Projeto de ETAs

Localização

Disponibilidade para futuras ampliações

Topografia favorável (adução)

Custo terreno e vizinhança

ETA -Teodoro Sampaio (Boca do Rio)

NBR – 12.216 – Projeto de Estação de

Tratamento de água p/ Abastecimento Público

Projeto de ETAs

Normas ABNT

Projeto de ETAs

Normas ABNT

NBR 12.211 – Estudo de Concepção de

Sistemas Públicos de Abastecimento de Água

(Procedimento)

NBR 12.213 – Projeto de Sistemas de Captação

de Água de Superfície p/ Abastecimento

Público (Procedimento)

Normas Complementares

Projeto de ETAs

Elaboração

Capacidade Nominal (vazão condições normais)

Localização e definição da área necessária

Definição das Etapas de Construção

Levantamento Planialtimétrico e Cadastral

Sondagem do subsolo

Manancial e características da água

Sistema de Captação e Adução

Corpos receptores e descarga da ETA

O que você precisa saber para o Projeto ?

31

captação coagulação floculação sedimentação

Filtração Desinfecção Fluoretação Correção pH

Água final

Ag

en

te o

xid

an

te

co

ag

ula

nte

Alc

alin

izan

te

Ag

en

te o

xid

an

te

po

lím

ero

polímero

Agente oxidante

Ag

en

te o

xid

an

te

Flú

or

Alc

alin

izan

te

32

Pré-oxidação

Mistura rápida

Floculação /

decantação

Filtração rápida

Reservatório

Tratamento de lamas e águas de lavagem dos filtros

Lama

desidratada

Agente

oxidante

Alcalinizante

Coagulante

Carvão

ativado

Agente

oxidante Alcalinizante

Circuito de água

Circuito de água p/ lavagem filtro

Circuito de água p/lavagem e lama

Produtos

Químicos

Reator de

mistura

Poço

Capitação

Aerador

Sedimentador

Floculador

Câmara desinfecção

Reservatório

Agua Tratada

Químicos controle

de pH e fluoretação Agente

oxidante

Lodo

Rio ou

lago

Filtro

areia

Esquema Convencional

Técnicas de

Tratamento

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O tratamento da água pode ser simplificado (só filtração

e cloração) ou convencional

O tratamento convencional - Estação de Tratamento de

Água (ETA), combinação processos:

clarificação: remover os sólidos (poços - dispensada);

desinfecção: eliminar microrganismos que provocam

doenças;

fluoretação: prevenção da cárie dentária (Portaria

nº635/75 do Ministério da Saúde);

controle de corrosão.

outros: abrandamento dureza, membrana, oxidação.

Técnicas de Tratamento

Tipos de Tratamento

36

Ma

is f

req

ue

nte

s

Processo Finalidade

Clarificação Remoção de turbidez, de microrganismos e de metais pesados.

Desinfecção Remoção de microrganismos patogênicos.

Fluoretação Proteção da cárie dentária infantil.

Controle de corrosão e/ou de incrustação

Acondicionar a água, de tal maneira a evitar feitos corrosivos ou incrustantes no sistema abastecedor e nas instalações domiciliares.


Tipos de Tratamento

37

Men

os f

req

uen

tes

Processo Finalidade

Abrandamento Redução da dureza, remoção de alguns contaminantes inorgânicos

Adsorção Remoção de contaminantes orgânicos e inorgânicos, controle de sabor e odor.

Aeração Remoção de contaminantes orgânicos e oxidação de substâncias inorgânicas, como o Fe e o Mn

Oxidação Remoção de contaminantes orgânicos e de substâncias inorgânicas, como o Fe e o Mn.

Tratamento com membranas

Remoção de contaminantes orgânicos e inorgânicos.

Troca iônica Remoção de contaminantes inorgânicos


Tipos de Tratamento

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Principais Efeitos

Parâmetro Processos

Aeração Sedimen-

tação

Filtração

lenta

Coagula-

ção e

filtração

rápida

Correção

dureza e

filtração

rápida

Desinfec-

ção

Bactérias 0 ++ ++++ ++++ (7) +++ (9) ++++

Cor 0 0 ++ ++++ ++++ 0 (10)

Turbidez 0 +++ ++++ (6) ++++ +++++ 0

Odor/Sabor ++++ (1) + +++ ++ ++ ++++ (11)(12)

Dureza + 0 0 - - ++++ 0

Corrosão +++ (2)

- - - (3)

0 0 - - (8) variável 0

Fe e Mn +++ (4) + (5) ++++ (5) ++++ (5) ++ 0 (10)

+ Efeito favorável

- Efeito adverso

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Principais Efeitos

(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

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Conhecer as características da água bruta.

pH

cor

turbidez

oxigênio consumido

microrganismo: coliformes termotolerantes.

Outras características : Conama 357/2005


Início

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• CONHECER VOLUME DA ÁGUA QUE SERÁ TRATADA:

• VAZÃO: É o volume de água pela unidade de tempo (l/seg. por exemplo)- importante para se calcular a quantidade de produto químico a ser adicionado a água para o tratamento.

• Tipos de medidores de vazão:

• a) Medição direta: consiste na medida de um tempo necessária para encher um volume

• Vazão = Q = Volume/tempo

• Volume= área x h

• Área = largura x comprimento

• Q = larg x comp x h/t

• b) Medidor Parshall: usado para medir a vazão e processar a mistura rápida dos produtos químicos na água. Na forma de um canal aberto com dimensões padronizadas

• C) Medidor Eletromagnético (com sensor ).


Início

Em uma determinada vazão são necessárias 4

horas para encher um reservatório medindo

h: 4 m , L: 12 m e profundidade: 5 m.

Qual a vazão ?


Exercício

Produtos

Químicos

Reator de

mistura

Poço

Capitação

Aerador

Sedimentador

Floculador

Câmara desinfecção

Reservatório

Agua Tratada

Químicos controle

de pH e fluoretação Agente

oxidante

Lodo

Rio ou

lago

Filtro

areia

Esquema Convencional

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Aeração ou arejamento


O processo no qual o ar ou oxigênio (fase gasosa) e a água são colocados em contato estreito com finalidade de transferir substâncias solúveis do ar para a água (aumentando seus teores de oxigênio e nitrogênio), e substâncias voláteis da água para o ar, (permitindo a remoção do gás carbônico em excesso, do gás sulfídrico, do cloro, metano e substâncias aromáticas voláteis), assim como, proporcionar a oxidação e precipitação de compostos indesejáveis, tais como ferro e manganês.

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O Problema – Águas naturais H2S, O2, N2 e

CO2

Ausência de O2 pode promover a

manutenção de Fe e Mn (bicarbonato ferroso)

Excesso de CO2 água com

características de agressividade (corrosão)

Presença de H2S odor e sabor

Qual a solução ?

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A Solução Aeração Objetivos

a) Remoção de gases dissolvidos em

excesso e de substâncias voláteis

CO2 em teores elevados (água corrosiva)

H2S prejudica odor/sabor

Aromáticos voláteis – odor/sabor

Cloro e metano – odor/sabor

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A Solução Aeração Objetivos

b) Introdução de gases na água

O2 para oxidação de compostos ferrosos

e/ou manganosos

Aumentar os teores de O2 e N2 dissolvidos

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Quando devemos usar ?

só nos casos em que a água apresentar falta ou

excesso de gases e subst. voláteis intercambiáveis.

CO2 em excesso

substâncias voláteis aromáticas (origem

vegetal)

gás sulfídrico

ferro dissolvido facilmente oxidável (*)

(*) ferro ligado a compostos orgânicos NÃO são

facilmente oxidáveis

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Aeração - Equipamentos

Aerador de Cascata

(instalações pequenas)

Reduz de 20 a 40% CO2

Aerador de Tabuleiro

(são mais indicados para

adição de O2 e oxidação

de compostos Fe e Mn) Aerador de bandejas

50



Ar Difuso Aspersão

51



Aeradores por Borbulhamento

(indicados para instalações de grande

porte)

Difusores de ar

52


Aeração - Vídeo

53


Pré-Cloração

Quando devemos usar ?

para oxidação de ferro ligados a compostos

orgânicos.

Como ?

Dosa-se o agente oxidante clorado (ex.:

hipoclorito de sódio) p/ oxidação de Ferro e

do Manganês bivalentes

As reações de oxidação são em função do

pH

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Pré-Cloração

Reações de oxidação do Fe e Mn

(I) 2Fe(HCO3)2 + Ca(HCO3)2 + Cl2 2Fe(OH) 3 + CaCl2 +

6CO2

1 mg/L de cloro oxida 1,58 mg/L de Fe (ph 8 - 8,3) em

15/30 min

(II) Mn(HCO3) 2 + Ca(HCO3) 2 + Cl2 MnO2 + CaCl2 +

4CO2 + 2H2O

1 mg/L de cloro oxida 0,78 mg/L de Mn (ph 8 - 8,3) em

2/3 h

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Pré-Cloração

Vantagens em relação a aeração

taxa de oxidação mais rápida

capacidade de oxidação de ferro ligados a

compostos orgânicos

Desvantagens

formação de THMs, provenientes das

reações do cloro com a matéria orgânica (ex.:

subst. húmicas e ácido fúlvicos.

necessidade de monitoramento dos THMs

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Remoção do Ferro

Com MO

Tratamento químico:

Pré-cloração, coagulação, preciptação e filtração

Sem MO

Aeração seguida de contato (filtro rápido)

VMP = 0,3 mg/L de Fe

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Mistura Rápida

Mistura Rápida

Finalidade de promover a dispersão do coagulante de forma homogênea e mais rápida possível

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Mistura Rápida

Não Mecanizada

calha Parshall

vertedouro retangular

vertedouro triangular

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Mistura Rápida

Mecanizada

agitador tipo turbina (fluxo axial)

agitador tipo turbina (fluxo radial)

Interpretação e Laudos

Estudo da Tratabilidade D

os

ag

em

de

C

oag

ula

nte

Sulfato de alumínio (liq. ou sol.) 5 a 100 mg/L

Cloreto férrico (sol.) 5 a 70 mg/L

Sulfato férrico (sol.) 8 a 80 mg/L

Coagulante orgânico catiônico (sol. ou liq.)

1 a 4 mg/L

Cloreto de Polialumínio (sol. ou liq.) -

O uso do sulfato de alumínio como coagulante irá aumentar o

nível de sulfato, porém não excederá o padrão de potabilidade

(250 mg/L)

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Mistura Rápida

Exercício – Sulfato de Alumínio

Produto diluído à sol. 5%

Dosagem média: 25 a 35 mg/L

Qual a dosagem em ml da solução

de sulfato de sódio a 5% por m3 de

água a ser tratada ?

considerar d=1,0 g/L

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Estudo de Caso

Teor de ferro como fator limitante para performance da ETA !!!

Onde Estudar a Aula de Hoje

Nos Livros

• Azevedo Netto, José & Richter, Carlos –

Tratamento de Água – Tecnologia Atualizada – Ed.

Blücher ( Cap. 2, 4 e 5)

• Mierzwa, José Carlos & Hespanhol, Ivanildo –

Água na Industria – Uso Racional e Reuso – Ed.

Oficina de Textos (Cap. 4 – Técnicas de

Tratamento de Água)

Contato

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Documents

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