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Química das Águas (Parte 3a)
Purificação das águas: tratamento de água para
abastecimento
Estagiário: Felipe Dias dos Reis
Universidade Federal de Juiz de ForaInstituto de Ciências Exatas – Departamento de Química
Química Ambiental (2017/2)
Em aulas anteriores
A água é um recurso natural de valor agregado
Fontes (distribuição):
Formas mais acessíveis: Minas naturais; Poços; Lagos; Rios.
Figura: http://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/a-distribuicao-agua-no-planeta.htm#,acessado em 27/08/17
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Consumo de água
De forma direta ou indireta, a água é utilizada emdiversas atividades humanas
Produção das garrafas: consome de 6 a 7 vezes o volume de água contida nela
http://blog.waycarbon.com/2014/01/o-consumo-de-agua-na-producao-de-agua/, acesso em 27/08/17
http://agenciabrasil.ebc.com.br/geral/noticia/2017-03/producao-de-alimentos-e-ate-de-celular-pode-reduzir-reservas-de-agua-alerta,acesso em 28/07/17
Produção de 1 maçã: consome cerca de 125 L de água
Produção de 1 kg de carne bovina: consome cerca de 15.000 L de água
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Consumo de água
Laboratórios também representam um elevado consumo
http://www.ct.ufrgs.br/leamet/gestao/FIEMA2012_Destiladores.pdf, acesso em 27/08/17
Para produção de 1 L de água destilada, cerca de 25 L de água de abastecimento são desperdiçados
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Consumo versus disponibilidade
CONSUMO DISPONIBILIDADE
Onde vamos parar?
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Contaminações
Água doce acessívelestá susceptível acontaminações!!!
http://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/a-distribuicao-agua-no-planeta.htm#,acessado em 27/08/17
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Fontes de água potável
ÁGUAS SUPERFICIAIS
Aquelas que se acumulam na superfície, podendo formar rios, lagos, pântanos, etc
Mais fácil acesso Muito susceptíveis à contaminação Devido ao fácil acesso, é mais fácil de tratar
7http://www.pensamentoverde.com.br/meio-ambiente/o-que-sao-aguas-superficiais/
Fontes de água potável
ÁGUAS SUBTERRÂNEAS
Aquelas que ocorrem abaixo da superfície daTerra, preenchendo os poros intergranulares derochas sedimentares ou fraturas, falhas efissuras de rochas compactas
8http://www.abas.org/educacao.php
Acesso mais difícil Um pouco mais protegidas contra contaminações Grande dificuldade no tratamento
Contaminações
Esgoto doméstico
Resíduos industriais
9http://portalregiaooeste.com.br/esgoto-nao-canalizado-em-osasco-encheria-7-piscinas-olimpicas-por-dia/http://g1.globo.com/sp/piracicaba-regiao/noticia/2014/06/pcj-propoe-uso-intercalado-de-agua-na-industria-agricultura-e-area-urbana.html
Contaminações
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Em aulas anteriores
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Água para abastecimento:
Oxigênio dissolvido Coliformes fecais pH Demanda bioquímica de oxigênio Nitratos Fosfatos Variação na temperatura Turbidez Resíduos totais
Índice de Qualidade das Águas(IQA)
Saneamento básico no Brasil
12http://www.tratabrasil.org.br/saneamento-no-brasil
83% são atendidos com abastecimento de água tratada
Mais de 35 milhões de brasileiros não sãoabastecidos com água tratada!
Saneamento básico no Brasil
13http://www.tratabrasil.org.br/saneamento-no-brasil
50% tem acesso à coleta de esgoto
Mais de 100 milhões de brasileiros não têmacesso a esse serviço!
Somente 43% dos esgotos coletados são tratados
Sistema de abastecimento de água
14http://www.copasa.com.br/wps/portal/internet/agua-de-qualidade/tratamento-da-agua
Para a construção de um sistema de abastecimento de água, é necessário definir:
A população a ser abastecida A taxa de crescimento da cidade e suas necessidades industriais
Sistema projetado para servir à comunidade, durantemuitos anos, com quantidade suficiente de água tratada
Sistema de abastecimento de água
15http://www.copasa.com.br/wps/portal/internet/agua-de-qualidade/tratamento-da-agua
Sistema convencional:
Captação Adução Estação de tratamento Reservação Redes de distribuição Ligações Domiciliares
Captação
16http://www.copasa.com.br/wps/portal/internet/agua-de-qualidade/tratamento-da-agua
Seleção da fonte abastecedora: encontrar ummanancial com vazão capaz de proporcionarperfeito abastecimento à comunidade
Localização da fonte Topografia da região Possíveis focos de contaminação
Importante:
Eliminação de elementosmacroscópicos, como folhas,galhos e outros detritos
Adução
17http://www.copasa.com.br/wps/portal/internet/agua-de-qualidade/tratamento-da-agua
Processo de condução da água até os locaisadequados
Por isso é importante escolher bem a localização da fonte, quando possível Deve ser levado em consideração os custos para construção de dutos Garantir que no processo de adução na aja contaminação
Estação de Tratamento de Água (ETA)
18http://www.copasa.com.br/wps/portal/internet/agua-de-qualidade/tratamento-da-agua
Local onde a água é tratada. Lá acontece:
A remoção de material particulado, bactérias e algas Remoção da matéria orgânica dissolvida Remoção ou destruição de organismos patogênicos
Esses processos podem ter variações dependendo dafonte da água e da qualidade a ser alcançada
Etapas do Tratamento
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Aeração
http://www.manutencaoesuprimentos.com.br/conteudo/4705-o-que-e-um-tanque-de-aeracao/
Remoção de gases dissolvidos como H2S eorganossulfurados
Remoção de compostos orgânicos voláteis
PRÉ-TRATAMENTO
Etapas do Tratamento
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Pré-alcalinização
Adição de CaO (cal) ou NaOH (soda cáustica) paraajustar o pH para as próximas etapas
PRÉ-TRATAMENTO
Etapas do Tratamento
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Coagulação
Etapa onde partículas pequenas, que não sedecantam, são aglutinadas
É adicionado algum agente coagulante, como sulfatode alumínio, sais de ferro (III) e polímeros orgânicos
PRÉ-TRATAMENTO
Etapas do Tratamento
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Coagulação
Essas partículas que não se decantam podem serpoeira e também partículas coloidais (tamanhos de 1a 100 nm)
Esses tipos de partículas não podem sersedimentadas nem filtradas por métodosconvencionais
PRÉ-TRATAMENTO
Etapas do Tratamento
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Coagulação
O agente coagulante é adicionado e, em seguida, épromovida uma agitação violenta
As partículas de sujeira são desestabilizadas e suaagregação é facilitada
𝐴𝑙2 𝑆𝑂4 3 (𝑎𝑎) + 6𝐻2𝑂(𝑙)՜2𝐴𝑙 𝑂𝐻 3 (𝑠) + 6𝐻(𝑎𝑞)+ + 3𝑆𝑂4 (𝑎𝑞)
2−
O sólido gelatinoso encapsula as partículas suspensasna água
Etapas do Tratamento
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Floculação
Depois da coagulação, a água é levada para tanquesmenores, com pouca agitação
As partículas desestabilizadas anteriormente colidemumas com as outras e se agregam mais, formandoflocos
Esse processo é mais lento que a coagulação
Etapas do Tratamento
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Decantação
Processo onde a água é mantida em repousa paraque os flocos se depositem
Esse processo dura cerca de 3h
http://estacaodetratamentodeagua.blogspot.com.br/p/fotos.html
Etapas do Tratamento
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Decantação
O material residual formado é o lodo
Formado por matéria orgânica, hidróxido de alumínioe outras impurezas
Esses resíduos precisam ser tratados posteriormente
Etapas do Tratamento
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Filtração
As águas da superfície dos decantares são recolhidase encaminhadas para uma série de filtros
Na etapa de filtração, as impurezas não eliminadaspelos decantadores são retidas
Etapas do Tratamento
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Filtração
Nesta etapa todas as partículas sólidas são retiradas
Inclusive substâncias solúveis podem ser retiradasatravés de adsorção em carvão
Etapas do Tratamento
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Desinfecção
O método mais comum é a cloração Nessa etapa é segura, já que a matéria orgânica já foi
eliminada
São utilizados, normalmente, hipoclorito de sódio oucálcio ou cloro gasoso
Etapas do Tratamento
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Cloração
𝐶𝑙2(𝑔) + 2 𝐻2𝑂(𝑙)՜𝑯𝑶𝑪𝒍(𝒂𝒒) +𝐻3𝑂(𝑎𝑞)+ + 𝐶𝑙(𝑎𝑞)
−
𝑯𝑶𝑪𝒍(𝒂𝒒) +𝐻2𝑂(𝑙) ⇌ 𝐻3𝑂(𝑎𝑞)+ + 𝑂𝐶𝑙(𝑎𝑞)
−
A partir de Cl2:
HOCl é a substância ativa!
Etapas do Tratamento
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Cloração
𝑁𝑎𝑂𝐶𝑙(𝑠) + 𝐻2𝑂(𝑙) ⇌ 𝑯𝑶𝑪𝒍(𝒂𝒒) + 𝑁𝑎(𝑎𝑞)+ + 𝑂𝐻(𝑎𝑞)
−
𝐶𝑎(𝑂𝐶𝑙)2(𝑠) + 2 𝐻2𝑂(𝑙) ⇌ 𝟐𝑯𝑶𝑪𝒍(𝒂𝒒) + 𝐶𝑎(𝑎𝑞)2+ + 2 𝑂𝐻(𝑎𝑞)
−
A partir de NaOCl e Ca(OCl)2:
HOCl é a substância ativa!
Etapas do Tratamento
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Cloração
Função do HOCl: destruição de microorganismos
O HOCl passa facilmente através das membranas celulares dos microorganismos
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/biologia/a-descoberta-celula.htm
Etapas do Tratamento
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O HOCl também é um agende oxidante e umagente de cloração
Perigo em contato com compostos orgânicos: formação de trialometanos (THMs)
Um dos mais preocupantes é clorofórmio (CHCl3), que écarcinógeno e pode atingir o sistema nervoso central ecardiovascular
Cloração
Pré-cloração não é mais empregada!
Etapas do Tratamento
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Cloração
Além da simplicidade operacional, a cloração aindapermite garantir a continuidade da desinfecção
O excesso adequado de ácido hipocloroso garante adesinfecção nas próximas etapas da rede dedistribuição
O método é confiável e de baixo custo
Etapas do Tratamento
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Desinfecção
A fluoretação também pode ser utilizada como etapaadicional, com o objetivo de diminuir a ocorrência decárie na população
O flúor é adicionado através de fluoreto de cálcio,fluoreto de sódio, ácido fluorsilícico e fluorsilicato desódio
Etapas do Tratamento
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Etapas finais
Análises físico-químicas e microbiológicas para atestara qualidade da água