OBJETIVO

A presente apostila, versando sobre OPERAO E MANUTENO DE ETAs, sintetiza os principais assuntos concernentes a rea de tratamento de gua para fins de potabilidade.

Dentre os assuntos abordados destacamos: problemtica da gua, principais doenas de veiculao hdrica, unidades constituintes de um sistema de abastecimento de gua, tipos de mananciais, classificao das guas segundo o uso preponderante, processos de tratamento, caractersticas dos produtos qumicos usados no tratamento, equipamentos empregados no tratamento, conceitos dos principais parmetros fsico-qumicos empregados no controle de qualidade, bem como o padro de potabilidade de acordo com a Portaria n 36/90 do Ministrio da Sade.

Essas instrues tem o objetivo, alm de servir como fonte de consulta, elevar o nvel de conhecimento de nossos alunos e tcnicos da rea para que possam desempenhar suas atividades funcionais com mais desenvoltura e eficincia, tendo como resultado a operao correta e consciente das unidades integrantes das Estaes.

Com isto beneficia-se os usurios, atravs da produo de gua de melhor qualidade, bem como a Empresa , com acentuado aumento da vida til dos equipamentos, tendo em vista que a operao dos mesmos passar a ser efetuada dentro das normas recomendadas pela tcnica.

So esses os objetivos que esperamos alcanar com as informaes contidas na presente apostila.

As falhas que porventura existirem, corrigiremos oportunamente e as sugestes e criticas que venham contribuir para seu aprimoramento sero bem vindas e aceitas.

Joo Pessoa, 25 de maro de 1997.

1. ABASTECIMENTO DGUA, IMPORTNCIA SANITRIA E ECONMICA

gua necessria para beber, cozinhar e muitos outros usos, dentro das vrias atividades humanas.

Seu uso para abastecimento passa previamente pr tratamento objetivando atender as seguintes finalidades :

a) De ordem sanitria, atravs de :

- controle e preveno de doenas;

- Implantao de hbitos higinicos ( banho, limpeza de utenslios, etc. )

- Facilitar limpeza pblica;

- Facilitar prticas desportivas;

- Proporcionar conforto e bem estar

b) De ordem esttica, atravs de :

- Correo de cor, turbidez, odor e sabor

c) De ordem econmica, atravs de :

- Aumenta a vida mdia pela diminuio da mortalidade;

- Aumenta a vida produtiva do indivduo, quer pelo aumento da vida mdia, quer pela diminuio de tempo perdido com doenas;

- Facilitar a instalao de indstrias, inclusive turismo;

- Facilitar o combate a incndios

2. PROBLEMTICA DA GUA

2.1 - OCORRNCIA DE GUA NA NATUREZAA gua que se encontra hoje na terra a mesma que existia h milhes de anos quando se formou a primeira nuvem e ocorreu a primeira chuva. A quantidade existente nos mares representa, cerca de 97%, de toda a gua existente na terra e cobre 71% da superfcie do planeta. Os 3% restante so constitudos de gua doce, aproximadamente 40 quatrilhes de metros cbicos. Desse total, 75% esto nas calotas polares e os 25% restantes esto assim distribudos : 24,5% constituem as guas subterrneas e os 0,5% esto nos rios, lagos e na atmosfera.

A precipitao mdia anual em torno de 860 mm. Cerca de 70% dessa precipitao retornam a atmosfera atravs da evapotranspirao e os 30% restantes correm na superfcie onde 65% voltam aos rios e o restante consumido e volta a atmosfera.

2.2 - Ciclo Hidrolgico o caminho percorrido pela gua desde a atmosfera(estado de vapor), passando pr vrias fases, at retornar novamente a atmosfera. Veja apresentao grfica a seguir:

fig. 2.1

LEGENDA

P Precipitao

ES Escoamento Superficial

I Infiltrao

ESBEscoamento Subterrneo

E Evaporao

2.3 - Qualidade da guaA gua de precipitao praticamente pura. Quando escoa no terreno dissolve os sais minerais existentes que alteram sua qualidade. Dentre os materiais dissolvidos incluem-se substncias calcrias e magnesianas que tornam a gua dura; e outras ferruginosas que do cor e sabor diferentes, bem como produtos industriais que a tornam imprpria ao consumo. A gua tambm pode carrear substncias em suspenso que lhe confere turbidez.

Os tipos e teores dessas substncias do as caractersticas prprias de cada gua.

2.4 - gua PotvelDenomina-se gua potvel aquela que se apresenta em condies prprias para consumo humano. Isto considerando sob os aspectos organolpticos (odor e sabor ), fsicos, qumicos e biolgicos.

2.5 - gua Poluda aquela que contm substncias que alteram suas caractersticas, tornando-a imprpria para consumo.

2.6 - gua ContaminadaDiz-se que a gua contaminada quando contm germes patognicos.

2.7 - Padres de PotabilidadeRepresentam a fixao dos limites mximos aceitveis de impurezas contidas nas guas destinadas ao abastecimento pblico.

Os motivos que levaram os rgos competentes a estabelecerem os limites mximo aceitveis, decorreram da no existncia na natureza de gua absolutamente pura.

As exigncias quanto a qualidade da gua crescem de acordo com o progresso humano e o da tcnica.

gua destinada ao consumo humano deve obedecer a certos requisitos de ordem :

- organolptica : no ter odor e sabor objetveis;

- fsica : ter aspecto agradvel, no apresentar teores de cor e turbidez acima do padro de potabilidade;

- qumica : no possuir substncias nocivas ou txicas com concentraes superiores aos limites estabelecidos pelo padro;

- biolgica : no possuir germes patognicos.

2.8 - Caractersticas Fsicas e Organolpticas- A gua deve apresentar-se com aspecto agradvel. A medida pessoal;

- Deve apresentar ausncia de sabor objetvel. A medida do odor tambm pessoal;

- A cor da gua causada pela presena de substncias em dissoluo na gua. Determina-se em aparelho chamado colormetro e expressa em mg/L, comparada com platino-cobalto. Atualmente expressa em unidade Hazen (UH) que eqivale a mg/L;

- A turbidez causada por matria em suspenso na gua (argila, silte, matria orgnica, etc. ) que perturba sua transparncia expressa em mg/L, atravs de aparelhos denominados turbidmetros, sendo o mais comum o de Jackson. As unidades que tambm expressam turbidez so: unidade de turbidez (UT), unidade de turbidez Nefelomtrica (UTN), Unidade Jackson (UJ), onde todas eqivalem a mg/L.

2.9 - Caractersticas QumicasOs limites de concentrao de certas impurezas na gua so obedecidos por questes de ordem sanitrias e econmicas. Por exemplo :

- Chumbo no mximo - 0,10 mg/L;

- Arsnio no mximo - 0,10 mg/L;

- Selnio no mximo - 0,01 mg/L;

- pH inferior a 10,6 a 25 C;

- A alcalinidade deve ser inferior a 120 mg/L;

- As guas mais duras consomem mais sabo e so inconvenientes para a industria, pois incrustam-se nas caldeiras e podem causar danos e exploso.

2.10 - Produtos Qumicos Indicadores de Poluio Orgnica

2.10.1 - Substncias Nitrogenadas - amnia, nitritos e nitratos onde a presena da amnia indica poluio recente e de nitrato poluio remota, uma vez que j sofreu maior processo de oxidao.

2.10.2 - Oxignio Consumido - a gua sempre dispe de oxignio dissolvido, tendo maior ou menor concentrao, dependendo da temperatura e presso existentes no meio. A matria orgnica em decomposio consome o oxignio para sua estabilizao; por conta disto quanto maior o consumo de oxignio, mais prxima e maior ter sido a poluio.

2.10.3 - Cloretos - os cloretos normalmente presentes nos dejetos animais, podem causar poluio orgnica dos mananciais.

2.11 - Caractersticas Bacteriolgicas

gua potvel deve ser isenta de bactrias patognicas. A gua quando contaminada, pr indivduos doentes ou portadores, no facilmente percebida, uma vez que o nmero relativamente pequeno em relao a massa de gua.

Na gua normalmente existem microrganismos de vida livre e no parasitria que dela extraem os nutrientes indispensveis a sua subsistncia. Eventualmente pode acontecer a introduo de organismos parasitrios e/ ou patognicos que, usando a gua como veculo, podem causar doenas tornando assim perigo sanitrio em potencial.

Os seres patognicos, na sua quase totalidade, so incapazes de viver na sua forma adulta ou reproduzir-se fora do organismo que lhe serve de hospedeiro. Portanto tem vida limitada quando se encontram na gua.

Os agentes destruidores na gua de organismos patognicos so : temperatura, luz, sedimentao, parasitas ou predadores de bactrias, substncias txicas ou antibiticas produzidas pr outros microrganismos como algas e fungos, etc.

Em razo da dificuldade de identificao na gua de organismos patognicos, utiliza-se a identificao de bactrias do GRUPO COLIFORME , pr existirem normalmente no organismo humano e serem obrigatoriamente encontradas em guas poludas pr material fecal. Sua eliminao atravs do material fecal da ordem de 300 milhes pr grama de fezes.

De acordo com o padro de potabilidade ,a gua s pode ter no mximo 1 coli/100 mL. Ocasionalmente uma amostra pode apresentar at 3 COLI/100 mL, desde que isso no ocorra em amostras consecutivas ou em mais de que 10% das amostras examinadas.

2.12 - Forma de Coleta de Amostra

Devido a impraticabilidade de anlise de toda massa de gua, destinada ao consumo humano, colhem-se amostras representativas e , atravs de sua anlise, conclui-se a qualidade da gua.

A anlise da gua de um manancial ou de ponto da rede pblica, dada a variao que sujeita a ocorrer, revela suas caractersticas apenas no momento em que foi colhida.

As amostras para exames fsico-qumicos comuns devem ser de 2 litros e colhidas em garrafas limpas, preferencialmente de plstico e convenientemente arrolhadas. Aps a coleta devem ser imediatamente encaminhadas ao laboratrio.

Veja a seguir o esquema de colheita de amostra para o exame bacteriolgico.

fig. 2.2

Caso a coleta seja feita em torneira ou proveniente de bomba, recomenda-se deixar escoar, cerca de 2 a 3 minutos para que a amostra seja representativa da gua a ser analisada.

Quando o manancial for poo raso , recomenda-se retirar a amostra mergulhando o frasco com a boca para baixo e no simplesmente retirar da superfcie.

Para gua de rio, retirar tambm abaixo da superfcie com o gargalo em sentido contrrio ao da corrente.

Os frascos para exames bacteriolgicos devem vir do laboratrio j limpos, esterilizados e convenientemente tampados.

Quando a amostra a ser colhida tratar-se de gua clorada, alm da esterilizao, o frasco deve conter em seu interior 2 mL de hiposulfito de sdio.

As amostras colhidas devem ser conservadas temperatura de 6 a 10 C, para evitar a proliferao de germes. O tempo entre a coleta e o exame, para gua pouco poluda, recomenda-se em torno de 6(seis) horas.

2.13 - Nomenclatura da Qualidade da gua

Usam-se vrios termos para definir a qualidade da gua :

2.13.1 - gua Potvel - a que atende aos padres de potabilidade.

2.13.2 - gua Segura- a que atende aos padres de segurana.

2.13.3 - gua Poluda - a que apresenta alterao nas suas caractersticas.

2.13.4 - gua Contaminada - a que contm microrganismos patognicos ou contaminantes txicos.

2.13.5 - gua Desinfetada - a que pr tcnica apropriada foi tornada isenta de organismos patognicos.

2.13.6 - gua Esterilizada- a que pr tcnica apropriada foi tornada isenta de organismos vivos.

2.13.7 - gua Suspeita- a que pode estar poluda ou contaminada.

2.13.8 - gua Turva- a que possui partculas em suspenso.

2.13.9 - gua cida- a que possui teor acentuado de CO2, cidos e certos sais como sulfato de alumnio ou de ferro.

2.13.10 - gua Alcalina - a que possui quantidade elevada de bicarbonatos de clcio e magnsio, carbonatos ou hidrxidos de sdio, potssio, clcio e magnsio.

2.13.11 - gua Mineral- a gua subterrnea contendo quantidade acentuada de substncias em soluo que lhe do valor teraputico, tais como: gs carbnico, bicarbonato de sdio, gs sulfidrico, sulfatos solveis, sais de ferro e sais neutros de magnsio, potssio e sdio, este geralmente sob a forma de brometos, iodetos e sulfatos.

2.13.12 - gua Termal - a mineral que atinge a superfcie com temperatura elevada.

2.13.13 - gua Radiativa- a gua mineral ou termal possuidora de radiatividade.

2.13.14 - gua Salgada- a gua dos oceanos e mares com elevado teor de cloreto de sdio.

2.13.15 - gua Salobra- a gua que possui dureza; Costuma-se dar essa denominao tambm para as guas que contm teor elevado de cloreto de Sdio.

3 - PRINCIPAIS DOENAS DE VEICULAO HIDRICA

A gua pode afetar a sade do homem atravs da ingesto direta, na preparao de alimento, no uso da higiene pessoal, na agricultura, industria ou lazer.

As principais doenas que a gua pode veicular so:

1. - Doenas Transmitidas por guas contaminadas POR

microrganismos.

3.1.1 - Febre Tifide

Sintomas - infeco bacteriana generalizada ,caracterizando-se pr febre contnua, aparecimento de manchas rseas no abdmem, dor de cabea, lngua seca, constipao intestinal(priso de ventre), diarria, etc. Obs : uma doena intestinal.

Transmisso-o homem infectado elimina pelas fezes e urina as bactrias ,constituindo as fontes de infeco. Os veculos usuais so: gua contaminada, moscas, leite, alimentos, etc.

Profilaxia -tratamento da gua de abastecimento. Disposio adequada dos dejetos humanos. Fervura ou pasteurizao do leite. Saneamento dos alimentos, especialmente os que se consomem crus. Controle de moscas. Vacinao. Educao sanitria do pblico, etc.

3.1.2 - Febre paratifide

Sintomas - infeco bacteriana, que com freqncia comea subitamente com febre contnua, manchas rseas no tronco e comumente diarria.

Transmisso -anloga a febre tifide.

Profilaxia - so as mesmas recomendadas para a Febre Tifide.

Obs.: uma molstia do sangue e dos tecidos.

3.1.3 - Hepatite Infecciosa

Sintomas - infeco aguda que se caracteriza pr febre , nusea, mal estar, dores abdominais, seguida de ictercia, perda de apetite, possibilidade de vmitos, fadiga, dor de cabea, etc. uma molstia do sangue e dos tecidos.

Transmisso - o homem que o reservatrio pode eliminar o vrus da hepatite atravs das fezes e sangue. A transmisso ocorrer ingerindo gua, leite, alimentos, etc., contaminados. Tambm se transmite pr sangue, soro ou plasma proveniente de pessoas infectadas que no

caso de haver tomado injeo e a seringa no tendo sido bem lavada poder contaminar uma outra pessoa sadia que pr ventura venha usar tal seringa com resduo de sangue do indivduo infectado.

Profilaxia - saneamento dos alimentos, disposio adequada dos dejetos humanos, higiene pessoal, uso da gua tratada, controle de mosca, etc. Preveno quanto ao uso de seringas e agulhas no convenientemente esterilizadas. No caso de transfuso de sangue tomar cuidado se o doador est infectado.

3.1.4 - Poliomielite ( Paralisia Infantil)

Sintomas - doena que se caracteriza pelo aparecimento de febre, mal estar, dor de cabea, etc. e nos casos mais graves, verifica-se paralisia dos msculos voluntrios, predominantemente dos membros inferiores.

Transmisso - a pessoa infectada(reservatrio) elimina o vrus pelas fezes(fonte de poluio). A veiculao hdrica no muito comum. A transmisso mais comum pelo contgio direto e pelas gotculas do muco e saliva expelidas pelas pessoas infectadas.

Profilaxia - saneamento do meio ambiente. Imunizao. Precauo no controle de pacientes, comunicantes e do meio ambiente imediato, etc.

3.1.5 - Clera

Sintomas - infeco bacteriana intestinal aguda que se caracteriza pr inicio sbito de vmito, diarria aquosa com aspecto de gua de arroz, desidratao rpida, cianose(colorao azul da pele ), colapso, coma e morte.

Transmisso - o indivduo infectado(reservatrio) elimina pelas fezes ou vmitos as bactrias VIBRIO COLRICO, so transportados para o elemento sadio atravs dos veculos comuns : gua contaminada, alimentos crus, moscas, etc.

Profilaxia - educao sanitria do pblico. Vacinao, Disposio adequada dos dejetos humanos. Proteo e tratamento da gua de abastecimento. Saneamento dos alimentos. Fervura ou pasteurizao do leite, etc.

3.1.6 - Esquistossomose ( via cutneo - mucosa)

Sintomas - doena causada pr verme(helmintos) que na sua fase adulta, vivem no sistema venoso do hospedeiro. Ocasiona manifestao intestinal ou do aparelho urinrio. Diarria. Dermatose. Cirrose do fgado. Distrbios no bao, etc.

Transmisso - o homem o principal reservatrio, podendo ser tambm o macaco, o cavalo, os ratos silvestres, etc. A fonte de infeco a gua contaminada com larvas(cercarias), procedentes de certos gneros de caramujos que so hospedeiros intermedirios. Os ovos eliminados nas fezes e urina, chegando a gua incorporam-se ao caramujo que aps vrios dias liberam em forma de cercarias as quais penetram atravs da pele do indivduo que entrar em contato com a gua.

Profilaxia - tratamento da gua de abastecimento. Disposio adequada dos dejetos humanos. Controle de animais infectados. Fornecimento de vesturio protetor: botas e luvas para os trabalhadores. Educao sanitria das populaes das zonas endmicas.

3.1.7 - Leptospirose

Agente - Leptospira, bactria contida na urina de ratos infectados que pode ser transportada pela gua contaminada e pelo lixo. uma doena que ataca o fgado, bao e causa hemorragia.

3.2 - Doenas causadas por teores inadequados de certas substncias

3.2.1 - Crie Dentria

Agente - teor inadequado de flor na gua (teor abaixo de 0,6 mg/L );

Profilaxia - adicionar flor em dosagem da ordem de 1,0 mg/L.

3.2.2 - Fluorose Dentria

Agente - teor inadequado de flor acima de 1,5 mg/L que causa escurecimento dos dentes;

Profilaxia-eliminar o flor em excesso ou trocar de manancial.

3.2.3 - Bcio

Agente - carncia de iodo nas guas e nos alimentos;

Profilaxia - adio de iodo a gua ou a algum alimento ( pr ingesto do sal).Trocar de manancial. As quotas dirias exigidas pelo organismo humano, para conferir imunidade ao bcio variam de 10 a 300 mg/dia.

3.2.4 - Saturnismo

Agente - teor inadequado de chumbo ( deve ser inferior a 0,1 mg/L ). causado pelo ataque de gua agressiva ( com CO2 ) as canalizaes de chumbo;

Sintomas Gerais - envenenamento ( efeito cumulativo );

Profilaxia - controlar a agressividade da gua. Evitar o uso de tubulao de chumbo ou de plsticos a base de chumbo.

3.3- TABELA CONTENDO AS PRINCIPAIS DOENAS DE VEICULAO HDRICA

DOENA AGENTE CAUSADOR FORMA DE TRANSMISSO

Clera Vibrio Colrico Via Oral

Disenteria bacilar Bactria Shigella Via Oral

Febre Tifide Bactria Salmonella Typhi Via Oral

Febre ParatifideBactria Salmonella Paratyphoide

Via Oral

Diarria Infantil Bactrias Intestinais Via Oral

Poliomielite Vrus Via Oral

Hepatite Infecciosa

Vrus Via Oral

Ancilostomiase Ancylostoma(helmintos) Via Cutnea

LeptospiroseLeptospira icterohaemorrahagiae

atravs de pequenas feridas na pele ou nas membranas, mucosas, nariz e boca

EsquistossomoseSchistosoma Mansoni(verme)

Via Cutnea

4 - UNIDADES CONSTITUTIVAS DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO DGUA

4.1 - Manancial - a fonte de onde a gua retirada para o abastecimento.

4.1.1 - Mananciais Disponveis para Abastecimento

-gua de chuva - geralmente armazenada em cisterna

-gua do subsolo - lenol fretico, artesiano e fontes

-gua de superfcie - rios, lagos, represas, etc.

4.2 - Captao - a parte do sistema de abastecimento, pr meio da qual a gua recolhida do manancial. Existem dois tipos de captao, superficial e subterrnea, utilizada de acordo com o manancial explorado.

4.3 - Aduo- a canalizao que transporta a gua da fonte de abastecimento ao sistema de distribuio.

4.3.1 - Classificao- Existem duas classes de adutoras : condutos forados, nos quais corre sob presso e condutos pr gravidade, ou canais abertos, onde a gua escoa pela ao da gravidade.

4.4 - Elevao - A elevao torna-se necessria quando :

- a altura da fonte de suprimentos de gua tal que ela no poder escoar pr gravidade para os encanamentos;

- a presso nas linhas distribuidoras deve ser aumentada;

- a gua precisa ser elevada de um nvel a outro.

4.5 - Estao de Tratamento - a unidade onde se processa o tratamento da gua objetivando torn-la prpria para consumo humano. Os tipos de estao de tratamento adotados so em funo das caractersticas da gua.

4.6 - Reservao- a unidade que permite armazenar a gua para atender as variaes de consumo e as demandas de emergncia da cidade.

4.7 - Tipos de Reservatrios

- Elevado

- Apoiado

- Semi - enterrado

- Enterrado

4.8 - Distribuio - Rede de distribuio representa o conjunto de tubulaes e peas especiais, destinadas a conduzir a gua at os pontos de tomada das instalaes prediais.

As tubulaes distribuem gua em marcha e se dispem formando uma rede.

A rede construda para distribuir gua potvel; Para isto so exigidos certos requisitos:

- Presso : a rede dever ser operada em condies de presso adequada;

-Disponibilidade de gua : deve-se supor uma continuidade no abastecimento.

ESQUEMA GERAL DE UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO

Fig.4.1

LEGENDA

a - manancial ( represa )

b - Captao

c - Aduo

d - Elevao

e - Estao de Tratamento

f - Reservatrio

g - Rede de Distribuio

5 - TIPOS DE MANANCIAIS

5.1 - Superficiais- Constitudos essencialmente pr rios, lagos naturais ou artificiais, reservatrios de acumulao, etc.

5.2 - Subterrneos- Na camada subterrnea existem dois aqferos : o fretico e o artesiano.

- No lenol fretico a gua se encontra sobre a primeira camada impermevel e fica sob a presso atmosfrica.

- Com relao ao lenol artesiano a gua situa-se entre duas camadas impermeveis submetidas a uma presso maior que a atmosfrica. Ento os poos que atingem o lenol fretico so chamados poos rasos e os que atingem o lenol artesiano so denominados de poos profundos ou artesianos. Veja a seguir esquema ilustrando os dois tipos de aqufero.

Fig. 5.1

6 - CLASSIFICAO DAS GUAS SEGUNDO O USO PREPONDERANTE

Na classificao a seguir foi baseada apenas no aspecto bacteriolgico.

6.1 - Classe Especial - guas destinadas ao abastecimento domstico, sem tratamento prvio, ou com simples desinfeco.

6.2 - Classe I- guas destinadas ao abastecimento domstico aps filtrao e desinfeco, irrigao de hortalias e a natao.

6.3 - Classe II - guas destinadas ao abastecimento domstico aps tratamento convencional, dessedentao de animais, preservao da flora e fauna:

- Limite para 80% das amostras mensais;

- N.M.P. coliformes totais/100 mL = 5.000;

- N.M.P. coliformes fecais/100 mL = 1.000.

6.4 - Classe III - guas destinadas ao abastecimento domstico aps tratamento especifico, irrigao e harmonia paisagstica e navegao:

- Limite para 80% das amostras mensais;

- N.M.P. coliformes totais/100 mL = 10.000;

- N.M.P. coliformes fecais/100 mL = 2.000.

6.5 - Classe IV - guas destinadas ao afastamento de despejos:

- Limite para 80% das amostras mensais;

- N.M.P. coliformes totais/100 mL = 20.000;

- N.M.P. coliformes fecais/100 mL = 5.000.

7 - PROCESSOS DE TRATAMENTO EMPREGADOS NA GUA PARA FINS DE ABASTECIMENTO

7.1 - Aerao

7.1.1 - Conceito : um processo de tratamento que consiste em provocar a troca de gases e substncias volteis, dissolvidas na gua, pelo ar, de modo que haja um equilbrio dessas impurezas.

7.1.2 - Aplicao :A aerao recomenda-se para guas que apresentam carncia ou excesso de gases intercambiveis, bem como para as que contm CO2 em excesso, ferro dissolvido (facilmente oxidvel), mangans e substncias volteis aromticas de origem vegetal, acumuladas em represas e em processo de fermentao.

7.1.3 - Tipos de Aeradores

- Cascata

Fig. 7.1

- Bandeja

Fig. 7.2

- Ar Difuso

Fig. 7.3

- Asperso

Fig. 7.4

7.2 - Coagulao- Tem pr finalidade transformar as impurezas finais que se encontram em suspenso, em estado coloidal, e algumas que se encontram dissolvidas, em partculas que possam ser removidas pela decantao e filtrao. Para isto adiciona-se a gua bruta uma substncia qumica especial, denominada coagulante que reagindo com a alcalinidade da gua, forma, dentre outros , produto insolvel destinado a remover as impurezas responsveis pela Cr, Turbidez, bem como bactrias, vrus e outros elementos considerados indesejveis.

Esses aglomerados gelatinosos pr sua vez se renem formando flocos.

A coagulao pode ser considerada como uma neutralizao entre partculas de cargas negativas.

Seu objetivo promover a clarificao da gua que se completa atravs da cmara de mistura rpida, da cmara de floculao e do decantador, conforme figura a seguir.

Planta de unidades de coagulao, floculao, decantao e mistura rpida

Fig. 7.5

A unidade de mistura rpida destinada a criar condies para que, em poucos segundos, o coagulante seja uniformemente distribudo pr toda a massa de gua.

7.2.1 - Principais tipos de unidade utilizadas como cmaras de mistura rpida

- No Mecanizadas

- Calha Parshall;

Fig. 7.6

- Vertedouro Retangular;

Fig. 7.7

- Vertedouro Triangular.

Fig. 7.8

- Mecanizadas

Fig. 7.9

Na cmara de mistura rpida a disperso do coagulante na gua em funo do seu grau de turbulncia. O parmetro usado o gradiente de velocidade com valor na faixa de 700 a 2.000 s-1, geralmente em torno de 1.500 s-1 e representado pela letra G ( G ).

7.2.1.1 - GRADIENTE DE VELOCIDADE - O gradiente de velocidade G dado pelo quociente entre a diferena de velocidade de duas partculas P1 e P2, pela distncia entre si ( dy ), segundo uma perpendicular direo do escoamento do liquido, veja figura a seguir:

Fig. 7.10

(Equao 7.1)

O gradiente pode ser expresso em (m/s)/m ou s-1

A diferena de velocidade de duas partculas na gua pode ser causada pela introduo no meio de um dispositivo mecnico. Caso isto ocorra o valor do gradiente definido pela frmula :

( 6. 2. 2 ) (Equao 7.2)

onde :

P = Potncia introduzida no liquido pr unidade de volume;

= Viscosidade absoluta do liquido ( Kgfs/m2 ).

Entretanto, P pode ser determinado pela frmula :

(Equao 7.3)

Onde :

N = a velocidade do rotor em r.p.m. ( medida pelo instrumento tcometro);

t = torque ( medida pr torcmetro);

V = volume do lquido.

fazendo a substituio na equao 7.2 de P expresso na equao 7.3. temos :

(Equao 7.4)

7.2.2 - Quantidade de coagulante a ser aplicado no Tratamento

A dosagem ideal do coagulante e dos auxiliares eventuais da coagulao deve ser definida em laboratrio, objetivando melhor eficincia e economia.

Para isto faz-se uso do JAR-TEST ( Teste do Jarro ) como mostra a seguir:

Fig. 7.11

O aparelho em questo dispe geralmente de 05 ou 06 jarros iguais, construdos em vidro ou acrlico, com capacidade cada de 1 ou 2 litros. Quando se faz o teste, coloca-se em cada um a mesma quantidade de gua a ser tratada, submetendo a mesma velocidade de rotao, atravs de motor eltrico.

No teste, cada copo simula a estao de tratamento, utilizando dosagens diferentes que so aplicadas simultaneamente. Aps a concluso do teste, ou seja coagulao(mistura rpida), floculao e decantao, o jarro que apresentar melhor resultado, a custa de menor quantidade de reagentes, o que deve ser tomado como parmetro para projeto e operao mais eficiente da estao.

7.2.3- Tipos de Coagulantes Empregados

Em certos casos h necessidade de se adicionar substncias gua para que se consiga uma purificao conveniente. Os produtos mais empregados com esta finalidade so :

- Sais de Alumnio e Ferro: sulfato de alumnio, sulfato ferroso, sulfato clorado, sulfato frrico, etc.

- lcalis Para Promover e Manter a Alacalinidade: -Cal virgem (CaO);

- Cal hidratada {(Ca (OH)2 ) };

- Barrilha ( Na2CO3), etc.

Para um produto ser empregado como coagulante necessrio que reaja com lcalis produzindo precipitados floculentos. O motivo do largo emprego de sulfato de alumnio, prende-se ao fato de ter custo baixo e ser produzido em vrias regies do Brasil e tambm ser fcil de transportar e de manejar.

Abaixo apresentamos uma TABELA que mostra diversos coagulantes e as faixas de pH em que geralmente se obtm as condies timas de tratamento.

C O A G U L A N T E S F A I X A DE pH

Sulfato de alumnio 5,0 8,0

Sulfato Ferroso 8,5 11,0

Sulfato Frrico 5,0 11,0

Cloreto Frrico 5,0 11,0

Sulfato Ferroso Clorado ACIMA DE 4,0

Aluminato de Sdio e Sulfato de Alumnio6,0 8,5

A L C A L I N I Z A N T E SFRMULA QUIMICA

Cal Virgem CaO

Cal Hidratada Ca(OH)2

Carbonato de Sdio (Barrilha) Na2CO3

Normalmente so empregados para conferir alcalinidade a gua para promover uma boa floculao ou para correo de pH.

7.2.4 - Preparao da Soluo de Coagulantes e Alcalinizantes

A preparao da soluo do coagulante na tina faz-se da seguinte maneira: dissolve-se a quantidade que fr recomendada do coagulante, sob constante agitao, e determina-se a sua concentrao.

Exemplo : suponhamos que :

V = 5m3 ( volume da tina )

100 Kg = coagulante dissolvido ( sulfato de alumnio )

para expressar a concentrao em g/m 3

Se determinarmos, mediante ensaio de coagulao, a quantidade de coagulante necessrio para uma boa floculao na gua a ser tratada, devemos calcular a vazo da soluo de coagulante preparada na tina para adicionarmos a gua.

Admitamos que no ensaio de coagulao a dosagem tima foi de 30 mg/L e a vazo da gua bruta de 60 m3/hora.

CLCULO DA VAZO DA SOLUO DE SULFATO A SER APLICADA

DADOS:

- concentrao de sulfato na tina

- dosagem tima encontrada

- vazo da gua a ser tratada

q =? - Vazo da soluo do coagulante a ser adicionada na gua

OBS : Para determinar a concentrao do alcalinizante o processo anlogo.

7.2.5 - Efeitos que causam na gua

O sulfato de alumnio em virtude de ser um sal derivado de um cido forte corrosivo e de carter cido. Torna a gua mais cida ( baixa o pH ) e pr isso a Tina de preparao da soluo deve ser revestida de material resistente a corroso. A cal como basica eleva o pH da gua tornando-a mais alcalina.

7.2.6 - Fatores que influem na Coagulao

- Espcie de coagulante, quantidade de coagulante : a quantidade de coagulante est relacionada com a turbidez e cor a serem removidas e ao teor bacteriolgico.

Teor e tipo de cor e turbidez

- Outras caractersticas qumicas da gua:alcalinidade natural, teor de ferro, matria orgnica, etc;

- Concentrao hidrogeninica da gua ( pH ):sempre h um pH timo de floculao que se determina experimentalmente.

Tempo de misturas rpida e lenta

Temperatura :a coagulao melhor em temperaturas mais elevadas. Em temperaturas mais baixas espera-se maior consumo de coagulante.

Agitao :se a velocidade de agitao for pequena, a formao de flocos diminui, o que dificulta a decantao.

Presena de ncleos :os coadjuvantes ( aditivos de floculao ) so substncias capazes de promover ncleos mais densos para flocos mais pesados.

Dosagem tima de coagulante : a menor dosagem de coagulante para se obter o melhor resultado, quanto qualidade da gua a ser tratada. A dosagem requerida para o tratamento de uma gua feita experimentalmente em laboratrio. Esta experincia ser rapidamente concluda se antes tivermos conhecimento da :

. Temperatura da gua a se ensaiar;

. pH;

. cor;

. O2 consumido.

Existe uma tabela que relaciona a dosagem de sulfato de alumnio com a turbidez da gua bruta, dando j uma idia.

Sabemos que cada 1 mg de sulfato de alumnio requer 0,45 mg de alcalinidade de gua. Para sabermos se a gua tem alcalinidade suficiente, efetuamos as seguintes determinaes: turbidez da gua bruta e, mediante a tabela turbidez X dosagem, tomamos o valor mximo da dosagem de sulfato de alumnio correspondente. A dosagem mxima de sulfato multiplicada pr 0,45 mg/L, d a alcalinidade requerida para a completa reao do coagulante.

7.2.7 - Produtos Auxiliares da Coagulao

Em caso de necessidade, alm da cal e do carbonato de sdio, pode-se utilizar outros auxiliares dependendo das caractersticas da gua a tratar e do coagulante utilizado.

Os principais so:

a) Carvo ativado- Apresentando-se na forma de p, tem grande poder de adsoro. Em vista disto, utilizado no tratamento da gua para remover gosto e odor produzidos por matria orgnica;

b) Betonita - Pode ser aplicada misturada com o sulfato de alumnio para melhorar a coagulao, em guas com teores baixos de cor e turbidez (principalmente). Em razo do seu poder absorvente, tem eficcia na remoo do gosto e odor resultantes de matria orgnica;

c) cido Sulfrico - O cido Sulfrico que tem mltiplas aplicaes pode ser empregado como auxiliar da coagulao de guas de cor e pH acentuadamente elevados;

d) Slica Ativada- Quando adicionada ao sulfato de alumnio ou sulfato ferroso, devido sua elevada carga negativa, promove a formao de flocos maiores, mais densos e resistentes, o que aumenta a eficincia da coagulao, principalmente para a remoo de dureza, desde que utilize o sulfato de alumnio;

e) Polieletrlitos- So polmeros de cadeia molecular grande que uma vez lanados na gua, apresentam cargas distribudas ao longo desta cadeia. Quando as cargas so positivas o polieletrlito denominado de catinico, quando negativas aninico e quando no inico neutro. O polieletrlito usado com coagulantes metlicos comuns permite a reduo da dosagem desses coagulantes, com o aumento da densidade e do tamanho dos flocos, o que implica em economia.

7.3 - Floculao (Mistura Lenta)

um tipo de processo que permite que partculas instveis sob o ponto de vista eletrosttico, no meio da massa lquida, sejam foradas a se movimentar, para que possam ser atradas

entre si formando flocos que, com a manuteno da agitao, tendem a aglutinar-se uns aos outros, tornando-se grandes e pesados, para em seguida serem sedimentados nas unidades de decantao.

As cmaras de floculao so dimensionadas em funo do gradiente de velocidade G e do perodo de deteno T , isto atravs de ensaios de floculao (jar-test), efetuados em laboratrio. O tempo de deteno varia em torno de 20 a 40 minutos e os gradientes de 90 a 20 s -1.

7.3.1 - Tipos de Floculadores

a) Hidrulico em cmaras com chicanas de fluxo vertical e horizontal, conforme ilustram as figuras

a seguir:

Fig. 7.12

chicanas de fluxo vertical

Fig. 7.13

chicanas de fluxo horizontal

b) Mecnico - so construdos em cmaras nos tipo com eixos vertical e horizontal, com paletas, e do tipo turbina com fluxo axial.

Veja ilustrao das figuras a seguir:

EIXO VERTICAL EIXO HORIZONTAL

fig. 7.13 Fig. 7.14

TURBINA DE FLUXO AXIAL

Fig. 7.15

As cmaras mecanizadas dispem de dispositivos que permitem ajustar a velocidade de acordo com o gradiente desejado. A velocidade das ps ou palhetas gira em torno de 1 a 8 rotaes por minuto.

7.4 - Decantao ou Sedimentao- a decantao uma operao onde ocorre a deposio de matrias em suspenso pela ao da gravidade. uma preparao da gua para filtrao. Quanto melhor a decantao, melhor ser a filtrao.

- Tempo de Deteno: o tempo que a gua permanece no decantador denominado tempo de deteno.

temos:

Onde: T = tempo de deteno (h)

C = capacidade do decantador (m3)

Q = vazo (m3/h)

De acordo com a expanso acima, o tempo deteno corresponde ao necessrio para encher o decantador com a vazo Q.

Na seo de montante, a distribuio de partculas uniforme e de diversos tamanhos.

As partculas suspensas descem com velocidade constante, sem interferncia mtuas, mantendo inalteradas sua forma, peso e tamanho, numa gua que apresenta temperatura uniforme e invarivel.

Cada partcula que atinge o fundo automaticamente eliminada, ou seja, fica em repouso.

Veja ilustrao em seo longitudinal de decantao, abaixo,

Fig. 7.16

temos:

L = comprimento do decantador

H = altura

V = velocidade horizontal da gua

V1 = velocidade de decantao da menor partcula que se deseja remover.

A partcula na posio a est na condio mais desfavorvel para decantao. Para que isto ocorra necessrio que sua trajetria seja af. Caso isto acontea, estando definidos L e H, o perodo de deteno deve igualar a

Para as partculas com velocidade de decantao igual ou maior tem chance de ser eliminada, atingido o fundo antes da extremidade f.

Os pontos a e b, com partculas com velocidade V1 menor que V, so desfavorveis para eliminao. Para o ponto a, por exemplo, sua trajetria seria ae, o que no atingiria o fundo, que para isso teria que percorrer a trajetria af.

As partculas eliminveis com velocidade V1 e V atendem proporo:

- devido semelhana de tringulos.

7.4.1 -Tipos de Decantadores: retangulares (os mais comuns), circulares, trapezoidais, de placas paralelas; estes dois ltimos so mais modernos e de menores dimenses.

Fig. 7.17

Corte longitudinal de um decantador convencional

7.4.2 - Mecanismo da Decantao - uma partcula est submetida a duas foras:

horizontal - devido ao movimento da gua no decantador;

vertical - devido ao da gravidade.

Como existem espaos mortos, curto - circuitos, etc; o perodo de escoamento sempre inferior ao terico.

7.4.3 - Zonas do Decantador

- Zona de turbilhonamento - a parte de entrada da gua onde as partculas esto em turbilhonamento.

- Zona de decantao - a zona onde no h agitao e as partculas avanam e descem lentamente, caminhando para a zona de repouso.

- Zona de asceno - a zona onde os flocos que no alcanaram a zona de repouso seguem o movimento ascensional da gua e aumentam a velocidade tornando - se mxima na passagem pelo vertedor.

- Zona de repouso - onde se acumula o lodo. Nesta zona no h influncia da corrente de gua do decantador, a no ser que haja inverso das camadas de gua pela brusca mudana de temperatura; fermentao do lodo, etc.

7.4.4 - Lavagem do Decantador- o lodo que se acumula na zona de repouso, quando atinge outras zonas, comea a corrente de gua ascendente arrastar os flocos indicando com isso que o decantador deve ser lavado. Pode acontecer que antes de atingir tal situao o lodo no interior comece a fermentar ocasionando desprendimento de gases que provocam cheiro e gosto desagradveis no efluente da estao. Portanto deve-se lavar um decantador quando: a camada de lodo se torna espessa ou quando se inicia a fermentao.

O primeiro caso s se verifica quando h grande produo de lodo. O segundo caso ocorre quando h pouco lodo e a fermentao se inicia antes do lodo atingir a altura que impede a decantao normal dos flocos. O inicio da fermentao notado atravs do aparecimento de pequenas bolhas de gs na zona de turbilhonamento.

Alm da produo de gosto e odor desagradveis na gua efluente, haver levantamento de grandes placas de lodo na zona de decantao (jacar).

7.4.5 - Decantadores Convencionais

Condies para funcionamento normal:

- Tempo de deteno = 2 4 horas;

- Velocidade da gua = em torno de 0,5 cm/s;

- Taxa de escoamento = 5 80 m3 /m2 dia em funo do tipo de partcula a remover;

- Profundidade = 3,6 6,0 m para decantadores de escoamento horizontal;

- Relao comprimento(L) Largura(B) = L=2,5 B (para melhor funcionamento o comprimento deve ser longo para evitar correntes transversais);

- Dispositivo de entrada = normalmente utiliza-se cortina para que o fluxo horizontal seja

o mais uniforme possvel. Veja figura 7.18 a seguir,

Fig. 7.18

- Dispositivo de sada = comum usar canaletas ou vertedores no extremo de jusante dos

decantadores, principalmente nos retangulares. Veja um exemplo na figura 7.19 a seguir,

Fig. 7.19

- A vazo por metro linear no vertedor da canaleta recomenda-se na faixa de 2 7 l/s.

7.4.6 - Decantadores de Mdulos Tubulares ou de Placas Paralelas

So decantadores de taxa acelerada, consequentemente de tempo de deteno reduzido.

As taxas em funo da rea coberta pelos mdulos esto compreendidas entre 180 e 240 m3/m2 dia. Isto corresponde a cerca de 5 vezes as taxas adotadas em decantadores convencionais.

7.4.7 - Mdulos Tubulares Brasileiros

O mdulo formado por duto de PVC de 4,9 x 8,8 cm, com paredes em torno de 1mm de espessura, pesa cerca de 28 kg por m2.

A cor preta adotada foi pelo fato de ser mais desfavorvel ao desenvolvimento de microorganismos.

O ngulo de inclinao dos tubos deve ser mantido entre 55 e 600 .

Os comprimentos dos tubos adotados, devem ser na faixa de 0,60 a 1,20m, em mdulos com alturas de 0,53 a 1,06m.

Tratando-se de placas a inclinao adotada a mesma (600) e o espaamento entre elas varia de 5 a 6 cm, com comprimento obedecendo o mesmo critrio adotado para os mdulos.

Veja figura:

Fig. 7.20

7.5 - FILTRAO

A filtrao da gua consiste em faz-la passar atravs de substncias porosas capazes de reter ou remover algumas de suas impurezas. Como meio poroso, emprega-se em geral a areia sustentada por camadas de seixos, sob as quais existe um sistema de drenos.

7.5.1 - Classificao dos Filtros

7.5.1.1 - De acordo com a taxa de velocidade de filtrao:

- filtros lentos: funcionam com taxa mdia de 0,4 m3/m2/dia;

- filtros rpidos: funcionam com taxa mdia de 120 m3/m2/dia.

7.5.1.2 - Quanto a presso, os filtros rpidos podem ser de dois tipos:

- De presso: fechados, metlicos, nos quais a gua a ser filtrada aplicada sobre presso (usados em piscinas, indstrias e companhias de saneamento).

-De gravidade: os mais comuns.

7.5.1.3 - Quanto ao sentido do fluxo:

- Descendentes: os mais comuns;

- Ascendentes: os clarificadores de contato.

7.5.2 - Definies

Areia: Gros constitudos essencialmente de quartzo resultantes da desagregao ou da decomposio das rochas em torno de 99% de slica.

Tamanho Efetivo: Abertura da malha, em mm, da peneira que deixa passar 10% em peso de uma amostra, representativa de areia. Este valor obtido graficamente.

Coeficiente de Uniformidade: Relao entre abertura da malha da peneira, em mm, atravs da qual passa 60% em peso, de uma amostra representativa de areia, e o tamanho efetivo da mesma amostra. A abertura da malha que deixa passar 60% da amostra, obtida graficamente.

7.5.3 - Especificaes dos Materiais Filtrantes

7.5.3.1 - Filtro Lento:

- camada suporte (seixo rolado - quartzo);

- composio granulomtrica de baixo para cima.

Dimetro (mm)Espessura das Camadas

63,50 31,70 15 cm

31,70 19,10 10 cm

19,10 12,70 9 cm

12,70 6,35 8 cm

6,35 2,00 8 cm

Total 50 cm

Camada de Areia

Dimetro (mm) Espessura das Camadas

Espessura da camada 1,00 m

Dimetro Efetivo, Def 0,30 mm

Coeficiente de Desuniformidade, Ddu2,50

Dimetro de maior gro 1,41 mm

Dimetro de menor gro 0,149 mm

D10 0,30 mm

D60 0,75 mm

7.5.3.2 - Filtro Rpido de Gravidade

Areia Selecionada

Dimetro Efetivo, Def 0,50

mm

Coeficiente de Desuniformidade, Ddu1,45

Dimetro de maior gro 1,68 mm

Dimetro de menor gro 0,42 mm

Camadas de Pedregulho(Sub-Camadas)

Dimetro (mm)Espessura

1 - 2 23 cm

1/2 - 1 10 cm

1/4 - 1/2 10 cm

1/8 - 1/4 10 cm

Total 53 cm

7.5.3.3 - Filtro de Fluxo Ascendente

Camada de Areia

Dimetro (mm) Espessura das Camadas

Espessura da camada 1,80 m

Dimetro Efetivo, Def 0,75 mm

Coeficiente de Desuniformidade, Ddu1,60

Dimetro de maior gro 1,680 mm

Dimetro de menor gro 0,590 mm

D10 0,75 mm

D60 1,20 mm

Camada Suporte (Seixo Rolado)

Composio Granulomtrica de baixo para cima

Dimetro (mm)Espessura das subCamadas

63,50 31,70 15 cm

31,70 19,10 10 cm

19,10 12,70 9 cm

12,70 6,35 8 cm

6,35 2,00 8 cm

Total 50 cm

7.5.4 - Condies Especificas de Areia para Leito Filtrante

- A solubilidade em cido no deve exceder de 5% e a perda ao fogo ser menor que 0,7%.

- O tamanho efetivo e o coeficiente de uniformidade devem atender aos valores especificados pelo comprador.

7.5.5 - Operao e Manuteno dos Diversos Tipos de Filtros

7.5.5.1 - Filtro Rpido de Gravidade Convencional

Funcionamento:

A gua procedente do decantador, alimenta o filtro, atravs de canal ou tubulaes, armazenando-se no reservatrio, conforme ilustra esquema a seguir.

Durante a filtrao a gua vai se processando a velocidade constante, por intermdio de um controlador de vazo, consequentemente a areia vai se colmatando aos poucos, em decorrncia da deteno das partculas em suspenso (flocos), carreadas para o filtro. Ao mesmo tempo a perda de carga vai aumentando at atingir um valor limite o qual no deve ser ultrapassado.

Esquema de um filtro rpido convencional

Fig. 7.21

Limpeza:

Quando a perda de carga atinge o limite, geralmente em torno de 2,5 m.c.a, recomenda-se a lavagem atravs da inverso de corrente. Para isto, fecha-se os registros de entrada e sada, aps o nvel da gua ficar a uns 10 cm acima do leito filtrante e em seguida abre-se o registro 3 (esgoto) e logo aps, de forma gradativa, o de no 4 que recebe gua do reservatrio de lavagem. Essa abertura deve ser lenta e gradual para expulso do ar sem danificar o sistema de drenagem do filtro.

A vazo de lavagem cerca de 8 vezes maior que a de filtrao. A gua quando comea cair na canaleta apresenta-se bastante turva, e aps 5 a 7 minutos comea-se a clarear indicando que a areia est limpa, oportunidade em que so fechados os registros 3 e 4 e abertos os de no 1 e 5, sendo que este ltimo s quando a gua atingir o nvel de filtrao (N.A. mx). O registro 5 s dever ficar aberto o tempo suficiente para expurgar a primeira parcela dgua

filtrada, tempo esse de alguns minuto, em seguida fechado e aberto o no 2 para reiniciar a filtrao.

O controlador de vazo, devido a problema de custo e de ordem operacional est havendo uma forte tendncia de substituio dos filtros com esse dispositivo por unidades de filtrao com taxa declinante.

7.5.5.2 - Filtros de Presso

Os filtros de presso tem muita coisa em comum em relao aos filtros de gravidade. Diferem apenas por serem fechados, confeccionados em metal, de forma cilndrica, e operarem sob presso. Sua presso varia de 10 50m e a perda de carga mxima da ordem de 7 metros.

Figura de um filtro de presso

Fig. 7.22

Quanto aos princpios de funcionamento e lavagem so anlogos aos dos filtros rpidos convencionais.

7.5.5.3 - Filtrao Rpida com Taxa Declinante

Os filtros que compem uma bateria, o nvel dgua o mesmo em um determinado instante, embora variando entre um mximo e um mnimo, sendo esse mximo garantido pelo nvel dgua da sada do decantador e o mnimo pela soleira do vertedor situado no reservatrio de gua filtrada.

Caracterstica do Sistema

Nesse tipo de sistema, caracteriza-se por existir um conduto comum de gua decantada no existindo controlador de vazo na entrada de cada filtro. Esse conduto ou canal dever ser de seco suficientemente grande para servir aos filtros com suas vazes variveis e com pequena perda de carga.

O vertedor situado no interior do reservatrio de gua filtrada, destina-se principalmente a impedir a ocorrncia de carga negativa no leito de areia.

O funcionamento de um filtro, aps a lavagem, caracteriza-se por apresentar seu nvel na posio mais baixa, por sinal no mesmo dos demais.

Nesse momento a maior taxa de filtrao, na bateria, ocorre exatamente nesse mesmo filtro e a menor no prximo a ser lavado.

Filtrao com taxa declinante

Fig. 7.23

7.5.5.4 - Filtrao com Leito Duplo

A areia usada em filtro rpido tem granulometria com tamanho efetivo entre 0,45 0,55mm e coeficiente de uniformidade de 1,3 1,7 de onde se conclui que seus gros so de tamanhos diferentes.

Na lavagem, aps a expanso da areia, h uma tendncia das partculas menores ficarem em cima, devido a problema de peso.

Devido a isto, na filtrao, apenas os primeiros centmetros da areia retm as impurezas (flocos). Caso fosse o inverso, apenas as impurezas diminutas ficariam retidas na areia fina, camadas inferiores, o que sem dvida traria uma ao mais efetiva em toda sua espessura e no apenas nas primeiras camadas.

A concluso que se chega a essa hiptese que a perda de carga seria menor, aps um perodo de filtrao de determinada quantidade de gua, aumentando dessa forma a taxa de filtrao e o perodo de funcionamento do filtro entre duas lavagens consecutivas.

Devido com a areia no ser possvel essa hiptese, lana-se mo de outro material complementar, de gros maiores, porm de menor densidade, o que possibilita manter-se sobre a areia aps a lavagem do filtro.

O material geralmente empregado com esse fim o antracito de densidade 1.5 e tamanho efetivo de 1 1,4mm o que para a areia respectivamente seria 2,65 e 0,45 0,55mm.

7.5.5.5 - Filtrao Ascendente (Filtro Russo)

Para evitar a expanso da areia na prpria filtrao, recomenda-se taxa de 120 m3 /m2/dia, tolerando-se o valor mximo de 146 m3/m2/dia, isto considerando tamanho efetivo de 0,55 0,65mm e coeficiente de uniformidade de 2,5.

Para a vazo de lavagem recomenda-se taxa da ordem 1.100 m3/m2/dia 1.300 m3/m2/dia. A operao de lavagem assemelha-se a recomendada para filtros de gravidade convencionais com restrio apenas que antes de iniciar a lavagem propriamente dita, lana-se para o esgoto toda gua armazenada no filtro acima da camada filtrante. Isto para que os flocos retidos no interior, das camadas sejam arrastados para os esgotos.

Filtro upflow, filtro russo ou clarificador de contato

Fig. 7.24

7.5.5.6 - Filtrao Lenta

50 mg/L) sem auxilio de coagulao. Geralmente so aplicados em pequenas comunidades. Tem forma retangular em grande parte e, devido baixa taxa de filtrao, so relativamente grandes. usada para remoo de teores pouco elevados de cor e turbidez (cor + turbidez

Durante a filtrao a taxa normalmente mantida constante. Usualmente, tanto a tubulao influente quanto a efluente so equipadas com vlvulas automticas ou manuais para fazer com que as taxas de filtrao permaneam constantes.

Filtro de areia, diagrama da seo - Fig. 7.25

A figura 7.25 mostra um diagrama da seo transversal de um filtro, ilustrando a sua operao. Admita-se que o filtro tenha sido limpo, preenchido com gua e esteja pronto para entrar em operao, com a vlvula da tubulao efluente fechada. Se um tubo piezomtrico for colocado nessa linha, antes da vlvula, o nvel de gua neste tubo estar exatamente ao mesmo nvel da gua acima da areia como indicada pelo ponto A no diagrama.

Operao do Filtro Lento: aps carregar o filtro, abre-se o influente e a descarga.

A gua no inicio da operao no de boa qualidade e deve ser desprezada at que na descarga apresente-se com a qualidade desejada.

Amadurecimento do Filtro: a medida que o filtro funciona pela descarga, a areia vai retendo o material mais grosso em suspenso: algas, protozorios, etc, que vai formando sobre ela uma camada de lodo (camada biolgica).

A medida que ela se forma, por ser gelatinosa vai absorvendo partculas menores (colides, emulsides, etc) e melhorando a qualidade da gua. S quando a gua est em boas condies pelo tratamento, fecha-se a descarga e abre-se o efluente enviando a gua para o reservatrio de distribuio, depois de clorada e corrigido o pH. A operao de amadurecimento pode levar de 2 3 semanas e o filtro assim operado pode fornecer gua de boa qualidade por 2 3 semanas.

Perda de Carga: continuando a filtrao, a camada de lodo vai aumentando e oferecendo maior resistncia passagem da gua (perda de carga) e o filtro vai perdendo vazo. Quando a perda de carga atingir de 0,90 1,50m (limite comum 1,20) o filtro deve ser lavado, pois j no oferece vazo econmica.

Lavagem do Filtro Lento: ao atingir o limite de perda de carga, fecha-se o influente e deixa-se que a gua seja drenada atravs do filtro. Ao atingir a superfcie da areia, fecha-se o efluente. Exposta ao sol, a camada de lodo se contrai formando placas que podem ser facilmente removidas; ou retira-se uma camada(enquanto mida) de 1 2cm de areia com lodo de toda a superfcie filtrante. O filtro pode ser limpo diversas vezes antes da reposio de qualquer areia retirada; entretanto, recomenda-se que a profundidade de areia no filtro nunca deve ser menor do que 60 75 cm, uma vez atingida essa profundidade, toda areia removida, em diversas limpezas, deve ser lavada e estocada para posterior recolocao.

7.6 - Desinfeco

A desinfeco deve ser em carter corretivo ou preventivo.

Conceito: consiste na destruio de organismos causadores de doenas e de outros de origem fecal, mas no necessariamente a destruio completa de formas vivas. Este ltimo caso designaremos por esterilizao.

7.6.1 - Desinfetantes mais Empregados

a) A base de cloro

- cloro lquido ou gasoso (Cl2) - 99,9% de cloro disponvel;

- Hipoclorito de clcio (Ca(OCl)2 - 65% de cloro disponvel;

- Hipoclorito de Sdio (Na OCl) - 10% de cloro disponvel;

- gua Sanitria - 2,5% de cloro disponvel;

- Cal Clorada (CaOCl2) - 30% de cloro disponvel.

Vantagens do Cloro- deixa resduo.

- preo baixo.

Desvantagens do Cloro - no to eficiente.

- no pode aplicar superdosagens.

b) Oznio: produzido no local de aplicao.

Alm de desinfetante usado como redutor de odor, gosto, ferro e mangans.

Vantagens - ao bacterecida 30 300 vezes mais rpido que o cloro para o mesmo tempo

de contato.

- no h perigo de superdosagens.

Desvantagens - no tem ao residual.

- muito gasto com energia.

c) Desinfeco pelo calor

Vantagens - facilidade Desvantagens - alto custo

- eficiente - no tem ao residual

d) Desinfeco por Irradiaes - efetuada por luz ultravioleta, atravs de lmpada de vapor de mercrio com bulbo de quartzo.

Vantagens: - no altera gosto e odor;

- perodo de contato pequeno;

- dosagens alta no prejudicial.

Desvantagens: - no tem ao residual;

- esporos, cistos e vrus so resistentes;

- custos elevados.

Reaes do Cloro com a gua

Cl2 + H2HOCl + HO+ + Cl-

- para pH baixo a reao se desloca para a esquerda.

- para pH acima de 4, desloca-se para a direita.

O cido Hipocloroso fraco e pouco dissociado em pH abaixo de 6.

HHOCl+ + OCl-

[ H + ] [OCl - ] = 2,7 x 10-8

[ HOCl]

Fig. 7.26

O cloro na forma de cido hipocloroso e de on hipoclorito definido como cloro residual livre.

Reaes dos Hipocloritos com a gua

Ca(OCl)2 + H2 CaO ++ + 2OCl- + H2O

NaOCl + H2 NaO + + OCl- + H2O

Cloro Combinado - O cloro com a amnia reage e forma compostos denominados cloraminas.

NH4+ NH+ HOCl 2Cl + H+ + H2O

NH2 NHClCl + HOCl 2 + H2O

NHCl2 NCl+ HOCl 3 + H2O

Fig. 7.27

O ponto mximo atingido quando toda a amnia se combinou com o cloro.

Reaes aps o mximo da curva:

2NH2 NCl + HOCl 2 + 3HCl + H2O

Quando s h dicloraminas esta se decompe

2NHCl2 N2 + 2HCl + Cl2

Esquema das Reaes

Fig. 7.28

A Ao do Cloro Depende:

a) da sua concentrao;

b) da forma como se apresenta: cloro livre ou cloro combinado;

c) do tempo de contato;

d) da temperatura;

e) do pH j que influi na dissociao do cido hipocloroso;

f) do tipo de microrganismos a ser destrudo;

h) da turbidez;

i) do grau de mistura.

7.7 - Remoo de Dureza

A dureza causada pelos sais de clcio e magnsio presentes na gua. Os processos mais empregados para remoo so: cal soda, resina e eletrodilise.

7.7.1 - processo cal soda - consiste na remoo total ou parcial de Ca ou Mg nela presentes, quase sempre nas formas de bicarbonatos, sulfatos e cloretos. O processo pode ser atravs de :

- cal soda a frio: para dureza > 150, reduz para 15 30 p.p.m.

- cal soda a quente: com fosfato trissdico, para dureza > 150, reduz para 5 15 p.p.m.

Reaes

a) Ca (HCO3)2 + Ca (OH)2 2 Ca CO3+ 2 H2O

b) Mg (HCO3)2 + 2 Ca(OH)2 Mg (OH)2 + 2Ca CO3+ 2 H2O

c) Mg CO3 + Ca(OH)2 Mg (OH)2 + Ca CO3

d) Mg SO4 + Ca(OH)2 Mg (OH)2 + Ca SO4

e) Ca SO4 + Na2 CO3 Ca CO3 + Na2 SO4

f) CO2 + Ca (OH)2 Ca CO3 + H2O

7.7.2 - ABRANDAMENTO POR TROCA INICA

a) Abrandamento por troca de Cations (Resina)

Quando a resina da forma hidrogeninica (fracamente cida) o processo anlogo, sendo que a regenerao com cido clordrico ou sulfrico.

Fig. 7.29

EXEMPLO DE REAES:

No abrandamento:

Ca SO4 + R-2Na+ R-Ca + Na2 SO4

Na lavagem:

R-2Na + CaClR-Ca + 2NaCl 2

b) Por desmineralizao de guas

Conceito: o processo de remoo praticamente total dos ons em uma gua, atravs de resinas catinicas e aninicas. Como a desmineralizao da gua consiste na remoo dos ons nela presentes, o processo tambm chamado de deionizao.

Esquema

Fig. 7.30

Reaes

a) com as resinas catinicas

Ca (HCO3)2 + RH2 RCa + 2 H2CO3

Ca SO4 + RH2 RCa + H2 SO4

Mg SO4 + RH2 RMg + H2 SO4

b) com as resinas aninicas

H2 CO3 + R(OH)2 RCO3 + 2 H2O

H2 SO4 + R(OH)2 RSO4 + 2 H2O

2 HCl + R(OH)2 RCl 2 + 2 H2O

7.7.3 - Eletrodilise:

um tratamento que consiste na remoo dos ons presentes na gua, provenientes dos sais minerais dissolvidos, atravs da influncia do campo eltrico, formado entre dois eletrodos, entre os quais so colocadas paralelas e alternadamente membranas catinicas e aninicas, confeccionadas especialmente a base de pergaminho ou matria plstica com porosidade que permite a passagem dos catins e nions ou mesmo a reteno, conforme o caso. Em razo disto, em certos compartimentos obtm-se gua doce e em outros, guamais salgada (salmoura).

Considerando que a quantidade de eletricidade gasta no processo em funo do teor de sal na gua, conclui-se que tal processo mais econmico para guas salobras que para gua do mar.

Planta esquemtica da eletrodilise para dessalinizao da gua

Fig. 7.31

7.8 - Controle de Gostos e OdorES

7.8.1 - Causas de gostos e odores

- certos minerais causam gosto;

- gostos e odores so causados pela morte e apodrecimento de plantas do tipo algas;

- outros causadores de gosto e odores so compostos de clorofenis;

- outras causas despejos de indstrias, matria orgnica dissolvida e gases;

- minerais tais como Fe, SO4, Mg, Na2 SO4, NaCl e Cloro excessivo.

7.8.2 - Tratamento Preventivo com Sulfato de Cobre

Tem por finalidade evitar o crescimento de algas. Se as algas j esto bastante crescidas poder causar contratempos com a morte das mesmas, uma vez que elas apodrecem.

7.8.3 - Tratamento com Amnia e Cloro

Esta combinao tambm um agente eficiente para a remoo de gostos e odores.

7.8.4 - Tratamento com Carvo Ativado

A ao adsorvente do carvo, seguida da sedimentao e filtrao, produz completa remoo das substncias causadores de gostos.

Pode ser aplicado antes ou depois da coagulao e antes da filtrao.

Quantidade - 0,12 60 p.p.m.

Outros Tratamentos

- Remoo de gostos pela Aerao;

- Pr-clorao;

- Permanganato de potsio - dosagens 0,2 0,5 p.p.m;

Obs: colorao rsea no filtrado indica, excesso de permanganato.

7.9 - Controle de Corroso

7.9.1 - Causas da corroso nos Encanamentos

A gua tem tendncia de dissolver o ferro e outros materiais. Esta tendncia fraca para algumas guas e forte para outras.

- Proteo - revestimento conveniente ou depsito de carbonato ou xido de ferro formado pela ao qumica da gua.

-Agressividade da gua - depende de dois fatores: relao entre o pH e alcalinidade e a relao entre gs carbnico livre e alcalinidade.

a) Relao entre os valores do pH e da Alcalinidade

Fig. 7.32

b) Relao entre a quantidade de gs carbnico livre e a alcalinidade

Fig. 7.33

Ensaio de Mrmore para o equilbrio do Carbonato

- Coloca-se numa garrafa de boca larga gua filtrada e juntam-se pedaos de carbonato de clcio puro (mrmore ou de calcita).

7.10 - Fluoretao

7.10.1 - Histrico- onde h 1,0 mg/L de F- em gua natural h menos incidncia de crie que nos lugares onde no existe.

- Significado sanitrio - amplamente conhecido que o F- tm efeito benfco na preveno da crie dentria. Entretanto em concentraes elevadas pode causar fluorose, ou seja, uma deposio escura marron - roxo nos dentes e tambm nos ossos.

7.10.2 - Dosagens ltimas de flor

Temperatura Mdia Anual das Mximas DiriasConcentrao tima de Flor em mg/L

10,0-12,1 1,2

12,2-14,6 1,1

14,7-17,7 1,0

17,8-21,4 0,9

21,5-26,3 0,8

26,4-32,5 0,7

32,6-37,5 0,6

Obs: Segundo a OMS recomenda-se um limite mximo de 1,5 mg/L

7.10.3 - fontes de flor

Slidos - Fluoreto de sdio (NaF) : Solub-4%, Pureza-98%, Teor em F- 43%

- Fluorsilicato de Sdio (Na2SiF6) - Solub-0,4%, Pureza-98%, Riqueza em F- 60%

- Fluorsilicato de Amnia (NH4)2 SiF6

Lquido - cido Fluordrico (HF)

- cido Fluorslicico (H2SiF6)

7.10.4 - Aplicao: na fluoretao das guas de abastecimento pblico perfeitamente potveis.

7.11 - Remoo de Ferro e Mangans

O ferro e o mangans podem ser removidos pela aerao, pelo cogulo - sedimentao, pelos processos de remoo de dureza e at atravs do uso de perxido de hidrognio.

7.11.1 - pela aerao - certos compostos inorgnicos de ferro e mangans, uma vez oxidados, transformam-se em hidrxido insolveis que so eliminados atravs de decantao e filtrao. Isto acontece mais em guas limpas procedentes de poos.

7.11.2 - pelo cogulo - sedimentao - remove-se principalmente o mangans, desde que se use cal para elevar o pH da gua e, em segunda, um sal de ferro empregado como coagulante.

7.11.3 - pelo uso da cal - a cal destinada a remoo de dureza, tem condies tambm de eliminar o ferro e o mangans.

7.11.4 - pelo perxido de Hidrognio - tcnicos da SANASA - Campinas - SP, efetuaram testes com perxido de hidrognio, para remoo de ferro e mangans, e obtiveram resultados excelentes, dosando-o com concentrao na faixa de 0,25 0,35 p.p.m, inclusive reduzindo o custo em 50% com relao ao processo empregado com permanganato de potssio. A escolha do processo em funo da forma como as impurezas do ferro se apresentam. Por exemplo, se o ferro se apresentar associado a matria orgnica, as guas no dispensam o tratamento quimico, ou seja coagulao, floculao, decantao e filtrao.

7.12 - Tratamento Atravs de Osmose Reversa

7.12.1 - Descrio do Processo

Para que possamos entender melhor o processo de osmose reversa, lembremos o fenmeno de osmose natural:

O fenmeno de osmose natural ocorre da seguinte forma: colocando-se solues de concentraes diferentes separadas por uma membrana semi - permevel, a gua da soluo diluda fluir naturalmente atravs da membrana, para a soluo mais concentrada at atingir o equilbrio osmtico.

Quando isso ocorre, o nvel lquido da soluo mais concentrada fica acima do nvel correspondente a coluna da soluo mais diluda.

H), denomina-se presso osmtica.Esta diferena de coluna (

H), do lado da soluo mais concentrada, forando o fluxo atravs da membrana semi - permevel, assim permitindo-se obter soluo pura do outro lado.O processo de osmose reversa obtido atravs de aplicao de uma presso superior a presso osmtica (

OSMOSE NATURAL

Fig. 7.34

7.12.2 - Principais Aplicaes do Sistema de Osmose Reversa

- Dessalinizao de gua para uso humano e industrial:

* Dessalinizao de gua salobra;

* Dessalinizao de gua do mar.

- Tratamento de gua para uso industrial:

* gua desmineralizada para alimentao de caldeiras;

* gua desmineralizada ultra pura para lavagem de micro circuitos na indstria eletrnica

* Tratamento de efluentes industriais;

* Recuperao de gua em indstrias de bebidas.

- Tratamento para uso farmacutico/medicina

* gua para injetveis;

* gua para enxge final de vidros ampolas;

* Dilises;

* Limpeza e lavagem de frascos.

7.12.3 - Unidades Componentes do Sistema de Osmose Reversa

- Filtro de Cartucho

m.A gua de alimentao da osmose reversa dever obrigatoriamente passar pelo(s) filtro(s) de cartucho(s) instalado(s) na entrada do sistema, com objetivo de remover slidos suspensos maiores que 5,0

- Bomba de alta presso

H).Aps filtro de cartucho, a gua seguir para(s) bomba(s) de alta presso, com objetivo de fornecer uma presso superior a presso osmtica (

- Permeadores

A gua j em alta presso segue para o(s) vasos(s) de presso onde esto contida(s) a(s) membrana(s) de osmose reversa. O(s) conjunto(s) vaso(s) e membrana(s) denomina(m)-se permeador(es).

Parte da soluo que transpassar a(s) membrana(s), tem alta qualidade de pureza, sendo esta denominada de produto ou permeado.

A parte da soluo que no transpassar a(s) membrana(s) de concentrao superior denominada de rejeito.

FLUXO TPICO DE OSMOSE REVERSA

Fig. 7.35

PI = MANMETRO

FI = ROTMETRO

CI = CONDUTIVMETRO

PS = PRESSOSTATO DE PROTEO DA BOMBA

7.12.4 - Controle do Sistema de Osmose Reversa

Para o controle da operao do sistema de osmose reversa utiliza-se os seguintes instrumentos:

- Rotmetros de medio de vazo do rejeito e permeado;

- Condutivmetro para controle de gua produzida;

- Manmetros de medio de presso;

- Pressostato de baixa presso para proteo da bomba de alta presso.

Observao - Caso o filtro cartucho esteja acentuadamente colmatado, impedindo a passagem da gua de alimentao, o pressostato desliga a bomba interrompendo assim o funcionamento.

7.12.5 - Manuteno do Sistema de Osmose Reversa

- Limpeza Qumica

Aps algum tempo de uso ocorre uma deposio de sais na superfcie da membrana de osmose reversa. Proporcional a concentrao de sais minerais dissolvidos na gua.

Esta incrustao provoca uma queda gradativa na vazo produzida pelo sistema e aumento gradativo da presso de operao.

Estes sinais indicam a necessidade de limpeza qumica nas membrana, que ocorre em mdia a cada 03 meses de operao.

Para a remoo das incrustaes na superfcie da membrana, a limpeza qumica realizada utilizando-se produtos cidos ou alcalinos dependendo do tipo de incrustrao ocorrida.

7.12.6 - gua de Alimentao do Sistema de Osmose Reversa

A qualidade da gua bruta ser tratada no sistema de osmose reversa, um fator importante para uma operao bem sucedida do processo.

A gua de alimentao do sistema de osmose reversa dever obedecer os seguintes parmetros de qualidade:

- Temperatura no superior 50 0C;

- SDI (Silt Density Index) menor que 5;

- pH maior que 2,0 e menor que 11,0;

- Teor de ferro menor que 0,3 ppm;

- Teor de cloro menor que 0,1 ppm;

- Turbidez menor que 1,0 NTU;

Caso a gua bruta no obedea a qualidade referida, ento dever ser previsto um pr - tratamento anterior ao sistema de osmose reversa, que geralmente so:

- ETA para remover cor ou turbidez;

- Filtro de areia;

- Filtro de carvo;

- Dosagem de anti - incrustante.

8. Tipos de Estaes de Tratamento de gua

8.1 - Estao de Tratamento Convencional

um tipo de estao indicada para guas de superfcies que apresentam teores de cor e turbidez elevados. As unidades componentes so: Aerao (em caso especfico), Coagulao, floculao, decantao, filtrao, desinfeco e correo de pH.

Fig. 8.1

Disposio esquemtica de uma Estao de Tratamento de gua(coagulao, floculao, decantao e filtrao rpida)

8.2 - Filtro Lento

Tratamento recomendado para guas cuja soma de cor mais turbidez seja inferior a 50 p.p.m. Unidades componentes - Filtrao e desinfeco.

Corte longitudinal de um filtro lento

Fig. 8.2

8.3 - Filtro Russo ou Clarificador de Contato

Tratamento recomendado para guas de turbidez baixa ou moderada, pouco contaminada e de baixo teor de slidos em suspenso.

Unidades componentes: Coagulao (mistura rpida), floculao, filtrao e desinfeco.

Filtro Russo

Fig. 8.3

8.4 - Estao Compacta

uma estao convencional funcionando sob presso.

Unidades componentes: Coagulao (mistura rpida), floculao (mistura lenta), decantao, filtrao e desinfeco.

A - Chegada de gua bruta H - Floco - decantador

B - Sada de gua tratada I - Filtros

C - Entrada de gua de lavagem J - Misturador hidralico

D - Descarga de gua de lavagemL - Tanques de reagentes

E - Drenos M - Bombas dosadoras

F - Escorva de ar N - Rotmetro

G - Descarga de lodo O - Manmetros

ETA compacta

Fig. 8.4

8.5 - Desinfeco

um tratamento recomendado para guas de poo ou fontes apenas como medida de preveno.

9. CARACTERSTICAS DOS principais PRODUTOS qumicos empregados no tratamento

9.1 - Sulfato de Alumnio

9.1.1 - origem

O Sulfato de Alumnio um sal resultante da reao do minrio do alumnio (bauxita), com o cido sulfrico a 600 Be.

O produto vendido no comrcio nas duas formas: granulada e lquida.

9.1.2 - Condies Especficas

9.1.2.1 - Granulometria - O sulfato de alumnio sob a forma granular, deve ter uma granulometria tal, que no haja nenhum material retido na peneira de abertura 12,7mm, e que no mais de 10% passe na peneira de abertura 4,76mm.

9.1.2.2 - Composio Qumica - O sulfato de alumnio deve apresentar as caractersticas indicadas na tabela a seguir:

Caractersticas Sulfato de Alumnio

Slido Lquido

Resduo insolvel em gua, mximo 10 0,1

Alumnio total solvel como Al2 O3 , mnimo 15 7,5

Ferro total como Fe2 O3 2,5 1,0

Acidez (Alumnio livre como Al2 O3), mnimo 0,05 0,02

O sulfato de alumnio no deve conter nenhum mineral ou substncia solvel em quantidades capazes de produzir efeito nocivo ou prejudicial sade pblica ou a qualidade da gua.

9.1.3 - Reaes Qumicas do Sulfato de Alumnio com a gua

a) Sua reao com a alcalinidade natural da gua (quando existe), a seguinte:

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

Peso molecular do sulfato = 666,4g

Peso molecular do bicarbonato = 300g

Relao do sulfato com a alcalinidade em forma de CaCO3 (Carbonato de Clcio)

666,4 mg/L - 300 mg/L

l mg/L - x

ou seja, para cada 1 mg/L de sulfato de alumnio, requer 0,45 mg/L de alcalinidade.

b) Reao de Sulfato de alumnio quando a cal adicionada:

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

Peso molecular do sulfato = 666,4g

Peso molecular de cal = 222g

Relao do sulfato de alumnio com cal adicionada

666,4 mg/L - 222 mg/L

1 mg/L - Y

Y = 0,33 mg/L, ou seja 1 mg/L de sulfato de alumnio reage com 0,33 mg/L de hidrxido de clcio (cal hidratada).

ESQUEMA DE DOSAGEM DE SULFATO

fIG. 9.1

9.2 - Cal

9.2.1 - Introduo

A fabricao de cal e o seu emprego so conhecidos pelo homem h mais de 2000 anos. Sua obteno efetuada atravs da calcinao do calcrio em fornos dos tipos horizontal e vertical.

Reao: CaCO3 1000 0C CaO + CO2

Nome qumico: xido de clcio (CaO)

Nomes usados no comrcio: cal viva e cal virgem.

9.2.2 - Condies Especficas

9.2.2.1 - Cal Virgem

- A granulometria da cal virgem deve ser tal que atenda as exigncias dos equipamentos de preparo e dosagem nos locais de sua utilizao;

- O teor mnimo de CaO disponvel deve ser de 90%;

- O contedo mximo do resduo de extino deve ser de 5%, quando retido na peneira de abertura 0,6 mm;

- O contedo mximo de CaCO3, deve ser de 5%.

9.2.2.2 - Cal Hidratada

- A granulometria da cal hidratada deve ser tal que 5% do material, no mximo, seja retido na peneira de abertura 0,075 mm;

- O contedo mnimo de Ca(OH)2 deve ser de 90%;

- O contedo mximo de material insolvel (em HCl) deve ser de 15%;

- O contedo mximo de CaCO3 deve ser de 5%.

9.2.3 - Obteno de Cal Hidratada

O cal hidratada (hidrxido de clcio) obtida atravs da hidratao da cal virgem.

Reao: CaO + H2 Ca(OH)O 2

Apresenta-se em forma de p seco, quando a hidratao feita em instalaes adequadas para a produo desse tipo de material. Quando a hidratao feita na prpria estao de tratamento, no h interesse na produo de cal em p, formando-se uma pasta ou uma suspenso concentrada.

9.2.4 - PropriedadeS da Cal

- Peso especfico - 420 1.100 kg/m3;

- Teor de xido de clcio deve ser superior a 68% na cal hidratada;

- Solubilidade em gua - 1,2 g/L.

A hidratao da cal virgem, denominada comumente de extino, se desenvolve com liberao de grande quantidade de calor.

9.2.5 - Transporte e Armazenamento

A proteo da cal virgem durante o transporte e armazenamento contra o contato com umidade ou com gua, fundamental para garantir sua qualidade e para evitar a ocorrncia de acidentes provocados pela elevao de temperatura. Essa elevao pode atingir valores suficientes para provocar incndio em materiais combustveis.

A cal hidratada no exige os cuidados preconizados para a cal virgem, no que diz respeito ao contato com a gua. Mas da mesma forma que a cal virgem, irrita a pele e as mucosas. Isto devido ser um material pulverulento muito fino, com baixo peso especfico, produzindo, por isso grande quantidade de poeira ao ser movimentado.

9.2.6 - Clculo da Dosagem ideal de Cal na gua.

9.2.6.1 - Determinao em Laboratrio

- Faz-se uma suspenso de cal em gua na concentrao de 1000 mg/L;

- Suponhamos que o pH da gua tratada seja igual a 5, e que se deseje elevar para 7,2, o que implicou em adicionar 5 mL da soluo de 1000 mg/L para um litro da gua tratada. Com essa adio, encontrou-se a dosagem ideal de cal (5 mg/L).

Exemplo: admitindo que a vazo da ETA de 500m3/h, e a concentrao da soluo de 5%

Calcular a vazo da suspenso necessria para conferir a dosagem ideal na gua tratada.

Soluo: dados - Q = 500m3/h (vazo da gua tratada)

- C = 5% = 50.000 mg/L = 50 g/L (concentrao da tina)

- D = 5 mg/L = 5 g/m3 (dosagem ideal encontrada em laboratrio)

- q = ?

Se o dosador for do tipo caneca ou nvel constante, ajusta-se a dosagem para o valor calculado.

9.3 - Cloro

9.3.1 - Estado Natural

O cloro o elemento, dentre os halognios, o que existe em maior percentagem na natureza, onde ocorre na forma combinada de seus sas, os Cloretos.

Na gua do mar, por exemplo, de cada 100 gramas de resduo slido, contm cerca de 78g de Cloreto de Sdio.

9.3.2 - Propriedades

- Peso atmico Cl - 35,457 g

- Peso molecular Cl2 -70,914 g

- Densidade relativa ao ar a 20C - 2,5

- Essa propriedade importante, pois durante o vazamento, o Cloro sempre permanece nas camadas inferiores, portanto junto ao piso.

- O Cloro seco no ataca o ferro, cobre, chumbo e outros materiais.

- Quando mido, porm, ataca quase todos.

- O Cloro no explosivo.

- Solubilidade a 30C - 5,7 g/l

- Reage com amonaco formando Cloreto de Amnio ( fumaa branca ) - da o seu emprego para localizao de vazamento.

9.3.3 - Principais usos do Cloro

- Alvejamento de celulose, txteis, madeira, leos, cras, gorduras, etc.

- Esterilizao de gua potvel, gua de piscina, gua residurias domsticas ou industriais.

- Fabricao de compostos orgnicos e inorgnicos, desinfectantes, germicidas, inseticidas, herbicidas, corantes e produtos intermedirios, solventes desengraxantes e resinas.

9.3.4 - Movimentao, transporte, armazenamento e instalao

- O Cloro lquido gasoso acondicionado em cilindros de ao, sem costura, de capacidades diversas. A presso do Cloro gasoso, presente na parte superior do cilindro, a presso de vapor correspondente temperatura em que o Cloro se encontra.;

- A presso no interior dos cilindros grandes e pequenos, aps o enchimento, da ordem de 4 kg/cm2, com o aumento de temperatura pode-se elevar a 8 kg/cm2;

- Os cilindros pequenos so usados normalmente na posio vertical;

- A vlvula de segurana do cilindro pequeno, dispe de um fusvel, a base de uma liga de chumbo, que se funde entre 70 e 75C, a que corresponde a uma presso de 28,8 a 23,8 atmosferas;

- Os cilindros grandes (900 kg), dispem de 06 vlvulas que apresentam condies idnticas as referidas para os cilindros pequenos;

- Os cilindros no devem ser golpeados ou deixados cair;

- Os cilindros com capacidade de at 70 kg so movimentados, a pequenas distncias, por carrinho de mo apropriado;

- Os cilindros de capacidade iguais ou maiores que 900 kg podem ser movimentados por talhas;

- Os cilindros no devem ser movimentados pelo capacete de proteo da vlvula;

- Os cilindros pequenos devem ser armazenados e instalados sempre na posio vertical e em locais cobertos e devidamente arejados;

- Os cilindros grandes devem ser armazenados e instalados na posio horizontal e com ligao do cloro em uma das vlvulas que se encontra na posio superior.

9.3.5 - Condies Especficas

O Cloro deve ter pureza mnima de 99,5%, em volume, quando obtido da vaporizao do lquido.

10 - Equipamentos Empregados no Tratamento de gua

10.1 - Equipamentos Diversos

10.1.1 - Extintor de Cal

Finalidade - destina-se ao apagamento ou extino de cal, em Estao de Tratamento de gua, onde seja previsto o uso de cal virgem.

Descrio - constitudo normalmente de uma carcaa cilndrica vertical confeccionada em chapa de ao carbono com fundo do plano e cobertura superior com parte central fixa carcaa e duas tampas laterais dotadas de alas e dobradias para cargas de cal virgem. Na parte superior fixa acha-se montado um motor redutor que movimenta dentro da carcaa um agitador lento.

A alimentao da gua para diluio se faz atravs de luva rosqueada na parte superior fixa da tampa.

A sada da suspenso, protegida por crivo interno, conforme ilustra figura a seguir 10.1, dotada de vlvulas do tipo fecho rpido.

Figura 10.1

10.1.2 - Misturador para solues ou suspenses

Descrio - Os misturadores so equipamentos empregados para acelerar os processos de dissoluo e de preparao ou manuteno de suspenso de Sulfato de Alumnio, Cal hidratada, Hipoclorito de Sdio, Cloreto de Clcio, Carvo ativado e outros reagentes que possam ser utilizados em Estao de Tratamento de gua.

Os motores, monofsicos ou trifsicos podero, a pedido, ter proteo especial (motor a prova de exploso ou totalmente fechado para trabalho ao tempo).

Materiais - Eixo - ao inox AISI 316

- hlice - ao inox AISI 410 fixada ao eixo por parafuso tipo ALLEN.

- Base - ferro fundido

- Parafusos - ao inox

- Protetores e mancais - ao 1010

Figura 10.2

10.1.3 - Floculador Mecnico

Finalidade - Os floculadores so equipamentos empregados para promoverem uma agitao lenta e controlada destinada a formao e agregao de flocos para serem separados pelo processo de sedimentao. Para que os flocos tenham boa densidade e peso, so empregadas cmaras de floculao dividida em nmero mnimo de trs compartimentos, dimensionados para manter a gua sob agitao lenta, com perodo de deteno de 30 a 40min, com gradientes de velocidades variveis na faixa de 20s-1 80s-1 ou selecionadas em funo da qualidade da gua bruta, por meio de ensaios em laboratrio.

Os principais tipos de floculadores mecnicos so:

- tipo paletas - indicado para mdias vazo;

- tipo fluxo axial - indicado para vazes elevadas, onde as cmaras so de grandes dimenses. Para esse tipo existem os modelos com polias que permitem variao de velocidade para 03 valores e o de variao contnua.

Figura 10.3

10.1.4 - Mesa de Comando

Finalidade: Centralizar o comando de vlvulas, comportas, bombas e eletro-compressores dos filtros em Estao de Tratamento de gua. O comando a distncia poder ser hidrulico ou pneumtico.

Funcionamento: A gua ou ar pressurizado admitido em um mainfold interno, do qual por meio de manobras de registros do tipo 4 vias, enviada aos elevadores das vlvulas ou comportas, efetuando distncia as operaes de abertura efetivamente.

O manuseio dos registros se faz atravs de manpulas montadas sobre o tampo do gabinete da mesa.

Figura 10.4

10.2 - Equipamentos de Dosagens de Produtos Qumicos

10.2.1 - Dosador de Nvel constante, tipo orifcio

Finalidade: um aparelho destinado principalmente a dosagem de produtos qumicos solubilizados em gua em estaes de tratamento de gua.

Descrio: o reagente qumico em soluo, tipo sulfato de alumnio, admitido no dosador via uma vlvula de bia, que mantm o nvel constante na caixa de dosagem, garantindo uma vazo uniforme e precisa.

Controle: o controle da dosagem efetuado por um parafuso micromtrico, montado sobre a tampa, controlado atravs de indicador com escala vertical de ponteiro. O aumento ou reduo de dosagem conseguido atravs de ajuste na rea de orifcio de sada do aparelho.

Construo:

-caixa de dosagem: em poliester estruturado com l de vidro;

- vlvula de bia: em PVC rgido com eixo e haste em ao inox 316;

- regulador de dosagem: em PVC rgido;

- base: em poliester estruturado com l de vidro, com coluna de sustentao em ao.

Fig. 10.5

10.2.2 - Dosador de leite da cal, tipo caneca

Finalidade: utilizado para mover simultaneamente a mistura e dosagem de suspenso de cal em neutralizao ou ajuste do pH da gua.

Dispe de duas sadas regulveis para a dosagem do leite de cal em concentrao de at 10% em dois pontos distintos.

Descrio: fabricado em carcaa de fundo semi circular, onde no seu interior gira um agitador horizontal com braos transversais e ps batedeiras, em velocidade lenta, para manter a soluo em suspenso.

Um coletor, tipo caneca, fixado no eixo do agitador, recolhe o leite de cal descarregando-o em dois receptores de abertura regulvel permitindo a variao e ajuste da dosagem.

O controle de dosagem na frente do aparelho efetuado atravs de duas manpulas.

Construo - confeccionada em chapa de ao carbono 1010/1020

Acionamento - motor eltrico, trifsico ou monofsico;

- redutor de velocidade;

- transmissor de movimento entre o motor e o redutor por polias de alumnio e correias em V, com trilhos esticadores.

Agitador - eixo tubular com extremidades em ao carbono;

- batedores em perfilados de ao carbono.

Acabamento - pintura interna em duas demos de zarco ou em epoxi;

- pintura externa em zarco ou zarco mais revestimento de epoxi ou borracha clorada.

Fig. 10.6

10.2.3 - Bomba Dosadora Tipo Pisto

Construo: construda com cabeote dosador simples e cabeote dosador duplo, os materiais usados, capacidade e presso de descarga, so de acordo com as caractersticas do lquido a ser dosado.

O motor da bomba blindado de conformidade com as normas de segurana da ABNT. A bomba dosadora possui um mecanismo de transmisso por engrenagens redutoras.

Cabeote Dosador: o ajuste da dosagem manual com a bomba em movimento. Cada cabeote possui um escala graduada de 0 a 100% de curso do pisto, sendo a mxima de 32 mm.

Funcionamento: baseado no princpio da biela e cursor. O mecanismo comea seu movimento ao acionar o motor a um senfim atravs de um acoplamento. O senfim apoiado nas extremidades por dois rolamentos.

Figura 10.7

11 - CONCEITOS DOS PRINCIPAIS PARMETROS fsico-qumicos empregados no Controle de Qualidade de um sistema de abastecimento pblico de gua

11.1 - Ensaios de Floculao (Jar-Test)

um ensaio objetivando a maior reprodutibilidade possvel entre as condies de laboratrio e as da estao de tratamento de gua.

11.1.1 - Reagentes utilizados

- sulfato de alumnio a 1% em massa por volume - esta soluo deve ser agitada perfeitamente antes de pipetagem e desprezada, no mximo, aps uma semana de uso;

- hidrxido de clcio - este reagente pode ser utilizado na forma de suspenso 0,5% em massa por volume ou na forma de soluo saturada. Em suspenso agita-se antes da pipetagem e aps o ensaio a suspenso deve ser desprezada. No caso de soluo saturada, pipeta-se sem agitar o sobrenadante e recompe o volume do frasco aps o dia de trabalho.

11.1.2 - Aparelhagem

- Aparelho para ensaio de floculao

Este aparelho deve ter os seguintes requisitos:

- dispositivo de controle das rotaes aplicadas (erro mx. de 5%)

- possibilidade de correlacionamento das rotaes aplicadas com o gradiente de velocidade;

- sistema para coletar amostras em profundidade definida, da maneira mais simultnea possvel em todos os copos;

- aplicao dos produtos qumicos em todos os copos, da maneira mais simultnea possvel.

- Aparelho para determinao da turbidez - Turbidmetro

- Equipamento para determinao da cor - Aqua - Test

- Equipamento para determinao do pH - Potenciometro

11.1.3 - Execuo do Ensaio

11.1.3.1 - Ensaio de Rotina

Para realizao deste ensaio deve ser obtidas informaes bsicas na prpria instalao de tratamento.

Produtos Qumicos Utilizados: seguir as instrues no manual do equipamento.

11.1.3.2 - Ordem de Adio

A ordem de adio, bem como os tempos em que tais adies devem ocorrer esto relacionadas com as condies da instalao de tratamento existente.

11.1.3.3 - Tempo de deteno nos floculadores

O tempo de deteno nos floculadores deve ser calculado segunda a frmula:

onde: t = tempo de deteno em minutos

V = volume da unidade de floculao em m3

n = n de unidades de floculao

Q = vazo total da estao de tratamento em m3/s

11.1.3.4 - Gradiente Aplicado nos Floculadores

Esta informao obtm-se no projeto, podendo ser um nico valor ou tratar-se de uma gradao.

11.1.3.5 - Velocidade de Sedimentao

A velocidade de Sedimentao ou taxa de aplicao superficial dos decantadores, obtm-se atravs da frmula a seguir:

onde: Vs = velocidade de sedimentao em cm/min.

Q = vazo total da ETA em m3/s

A = rea da unidade de decantao em m2

n = n0 de unidades de decantao.

11.1.3.6 - Coleta de gua a ser ensaiada

Adota-se a mesma tcnica usada para ensaio fsico-qumico com volume, obviamente, suficiente para proceder a toda srie de ensaio.

11.1.3.7 - Realizao do Ensaio

A faixa de dosagem a ensaiar atribuio do analista, que deve conhecer o comportamento prvio da gua, a fim de que a dosagem tima procurada esteja na faixa considerada. No caso de existir mais de um produto a ensaiar, deve-se variar apenas a dosagem de um deles, isto para se tirar melhores concluses na anlises dos resultados. A ordem de adio e tempo devem obedecer as condies da estao de tratamento.

Pipetados os volumes dos produtos a ensaiar, na agitao rpida do Jar-Test, o valor do gradiente, velocidade nesta etapa bem inferior ao existente na ETA. Por isto neste ensaio adota-se um valor de gradiente mnimo de 150 s-1 durante um minuto.

Aps a agitao rpida, inicia-se o processo de floculao, cuja durao, bem como o gradiente de velocidade, devem ser aplicados em funo do comportamento da estao de tratamento.

Aps o processo de floculao, inicia-se a decantao. O tempo de decantao bem como a profundidade da coleta da amostra devem ser tais que, dividindo a profundidade em cm pelo

tempo em minutos, seja encontrado um valor igual ao da velocidade de sedimentao ou taxa de aplicao superficial existente nos decantadores da ETA.

O coletor com dimetro interno no superior a 4mm, deve dispor de curva e escala.

Figura 11.1 - Coletor de Amostra

Posicionando o coletor com o nvel da gua nas marcas de 5 ou 10, coletam-se amostras a 5 e 10 cm de profundidade, bastante para isto determinar em que tempo se deve processar a coleta. Para o funcionamento do coletor deve-se aplicar um sinfonamento durante o processo de floculao e mant-lo atravs da colocao de uma pina ou torneira que feche um tubo plstico que leva a amostra do coletor para o frasco de recepo. A coleta em cada copo deve ser efetuada simultaneamente. Um volume inicial de cerca de 10 mL deve s