curso eta votuporanga

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Page 1: CURSO ETA Votuporanga
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1. FATORES NATURAIS:

2. FATORES PROVOCADOS PELA ATIVIDADE HUMANA

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1. TEMPO

2. TEMPERATURA

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COR – Aumento, devido a presença de sólidos dissolvidos em estado coloidal:

Orgânicos - Industrias de celulose e papel- Lignina e Celulose, Industrias Têxteis – anilinas, cortumes – taninos. Colóides Orgânicos – Ácidos Húmicos e Fúlvicos.

Inorgânicos - Óxidos de ferro e manganês

Cor Aparente – Incrementado pela turbidez, partículas 1,2µm

Cor Verdadeira – remoção prévia da turbidez - centrifugação, filtração, sedimentação.

CONAMA 357 – 75 mg Pt/L PORTARIA 518 15 uH

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TURBIDEZ –

Parâmetro operacional importante nos processos de coagulação, floculação, sedimentação e filtração.

TEMPERATURA

Grande influência na solubilidade dos gases. Influência na velocidade das reações químicas, especialmente reações bioquímicas – enzimáticas, fator relevante na concentração de organismos.

Destaque p/ importância da confiabilidade dos dados de coleta de campo.

pH

O pH é utilizado para expressar a acidez de uma solução, trata-se de um parâmetro importante principalmente nas etapas de coagulação, filtração, desinfecção e controle da corrosão. Nos sistemas de abastecimento, águas com valores baixos de pH tendem a ser corrosivas ou agressivas a certos metais e paredes de concreto, enquanto águas com valor elevado de pH tendem formar incrustações.

ALCALINIDADE

É a medida total de substâncias presentes na água capazes de neutralizarem ácidos. Quanto maior a quantidade destas substâncias mais estável e resistente às variações de pH ela será, isto é, atuam como tampão.

Page 7: CURSO ETA Votuporanga

DUREZA

É a medida de sua capacidade de precipitar sabão, devido à presença de Cátions – Calcio, Magnésio, e outros – Al+, Fe+, Zn+, H+, associados a ânions – Carbonatos, Bicarbonatos, Sulfatos, Boratos, Silicatos e Fosfatos

FERRO

Geralmente estão associados a bicarbonatos e cloretos. A sua presença não costuma causar problemas ao ser humano, porém quando oxidado traz sérios inconvenientes, provocando manchas em sanitários e roupas, favorecendo o crescimento da bactéria Chrenotrix.

MANGANÊS

O comportamento do Manganês é muito semelhante ao do Ferro em seus aspectos os mais diversos, sendo que a sua ocorrência é mais rara. O Manganês desenvolve coloração negra na água, podendo se apresentar nos estados de oxidação.

Page 8: CURSO ETA Votuporanga

FLUORETO

O flúor é o mais eletronegativo de todos os elementos químicos, tão reativo que nunca é encontrado em sua forma elementar na natureza, sendo normalmente encontrado na sua forma combinada como fluoreto. O Flúor é o 17º elemento em abundância na crosta terrestre representando de 0,06 a 0,9% e ocorrendo principalmente na forma de Fluorita (CaF2), Fluoroapatita (C10(PO4)6) e Criolita (Na3AlF6).

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Água BrutaÁgua Bruta

Pré-Tratamento Coagulação Coagulação Coagulação

Filtração lenta

Desinfecção Fluoretação Correção de pH

Filtração lenta

Filtração Pré-floculação

Floculação

Desinfecção Fluoretação Correção de pH

Filtração em linha

Filtração

Desinfecção Fluoretação Correção de pH

Filtração direta

Sedimentação

Filtração descendente

Desinfecção Fluoretação Correção de pH

Tratamento completo

Page 11: CURSO ETA Votuporanga

CONCEPÇÃO DE ESTAÇÃO DE CONCEPÇÃO DE ESTAÇÃO DE

TRATAMENTO DE ÁGUATRATAMENTO DE ÁGUA Com relação ao tratamento

• Tratamento convencional

• Filtração direta

• Filtração em linha

Manancial Coagulação Floculação Sedimentação Filtração

Manancial Coagulação Floculação Sedimentação Filtração

Manancial Coagulação Floculação Sedimentação Filtração

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Tratamento Convencional de Água de Tratamento Convencional de Água de TratamentoTratamento

Manancial Ag

en

te O

xid

an

te

CoagulaçãoC

oa

gu

lan

te

Po

líme

ro

Floculação Sedimentação

FiltraçãoDesinfecção

Ag

en

te O

xid

an

te

FluoretaçãoCorreção de pH

Água Final

Alcalinizante

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DECANTAÇÃODECANTAÇÃO

Page 14: CURSO ETA Votuporanga

DECANTACÃO

Decantação ou sedimentação é um processo dinâmico de separação de partículas sólidas suspensas nas águas.

Consiste na utilização das forças gravitacionais para separar partículas de densidade superior a da água, depositando-as em uma superfície ou zona de armazenamento

Normalmente a água contém materiais finamente divididos, no estado coloidal, ou em solução, que não podem ser removidos por sedimentação simples, sendo necessária a adição de coagulante para formar aglomerados ou flocos que sedimentam com facilidade.

A sedimentação, com coagulação prévia, é um processo de clarificação usado na maioria das estações de tratamento, visando reduzir a carga de sólidos aplicada aos filtros.

Os decantadores mais utilizados são: decantadores de fluxo horizontal, apresentam alta eficiência e baixa sensibilidade a condições de sobrecarga e;

decantadores tubulares ou de alta taxa.

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PROFUNDIDADE DO DECANTADOR

A profundidade dos decantadores convencionais tem sido adotada geralmente entre 3,5 a 4,5 m. Pode-se adotar profundidades menores quando se faz remoção contínua de lodos.

OBJETIVOS E APLICAÇÕES DA SEDIMENTAÇÃO

• Remoção de areia: para evitar erosão, depósitos e entupimentos em bombas e instalações mecânicas.

• Remoção de partículas sedimentáveis finas (sem coagulação): quando se utilizam águas de rios com grande transporte de sólido (alta turbidez).

• Retenção de flocos: decantação após coagulação: quando se utilizam processos de coagulação para remoção de matéria coloidal, cor e turbidez, após floculação química.

Page 16: CURSO ETA Votuporanga

DESINFECÇÃO-CLORAÇÃODESINFECÇÃO-CLORAÇÃO

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OXIDAOXIDAççÃO QUÃO QUÍÍMICA E DESINFECMICA E DESINFECÇÇÃOÃO

• Introdução-HistóricoIntrodução-Histórico• Conceitos: DesinfecçãoConceitos: Desinfecção• Agentes patogênicosAgentes patogênicos• Processos de desinfecção e oxidação químicaProcessos de desinfecção e oxidação química• Agentes oxidantes aplicados em Engenharia Sanitária e AmbientalAgentes oxidantes aplicados em Engenharia Sanitária e Ambiental• Oxidação química e suas aplicações no tratamento de águas de abastecimentoOxidação química e suas aplicações no tratamento de águas de abastecimento• Comportamento químico do cloro em meio aquosoComportamento químico do cloro em meio aquoso• Cloro e suas reações. Demanda de CloroCloro e suas reações. Demanda de Cloro• Cloro e sua aplicabilidadeCloro e sua aplicabilidade• Sub-produtos da desinfecçãoSub-produtos da desinfecção• Aspectos cinéticos envolvidos no processo de desinfecçãoAspectos cinéticos envolvidos no processo de desinfecção• Definição do conceito do parâmetro C.T em processos de desinfecção Definição do conceito do parâmetro C.T em processos de desinfecção • Estudos de caso em Engenharia Sanitária e AmbientalEstudos de caso em Engenharia Sanitária e Ambiental

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HISTÓRICO DO PROCESSO DE DESINFECÇÃOHISTÓRICO DO PROCESSO DE DESINFECÇÃO

• Evidências de John Snow - 1854• Teoria dos germes - Louis Paster e Robert Koch - 1870

• Poder do cloro na ação desinfetante - Robert Koch - 1881• Primeiras aplicações do cloro como agente regular no processo de desinfecção de

águas de abastecimento

• Alemanha (1890)• Inglaterra - Lincon - (1905)• Estados Unidos - Chicago - (1908)

Page 19: CURSO ETA Votuporanga

OXIDAÇÃO QUÍMICA E DESINFECÇÃOOXIDAÇÃO QUÍMICA E DESINFECÇÃO

CONCEITOS• DESINFECÇÃO: Processo que tem por objetivo a destruição ou inativação de organismos

capazes de produzir doenças.

• ESTERILIZAÇÃO: É a destruição completa de formas vivas.

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GRUPOS DE MICRORGANISMOS PATOGÊNICOS GRUPOS DE MICRORGANISMOS PATOGÊNICOS DE VEICULAÇÃO HÍDRICADE VEICULAÇÃO HÍDRICA

BacteriaBacteria

CampylobacterEscherichia coliSalmonellaYersiniaVibrioLegionellaAeromonasMycobacteriumShigellaPseudomonas

VirusVirus

Coxsackievirus

Hepatitis AReovirusCalicivirusEnterovirus

AdenovirusEchovirusPoliovirus

ProtozoariosProtozoarios

Giardia

Cryptosporidum

Entameoba

Microsporidium

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CISTOS DE Giardia muris E OOCYSTOS DE Cryptosporidium parvum

Giardia (7 - 14 um )

Cryptosporidium (3 - 5 um)

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Parâmetro Valor Mais ProvávelÁgua para consumo humano

Coliformes termotolerantes Ausência em 100 mlÁgua na saída do tratamento

Coliformes totais Ausência em 100 mlÁgua tratada no sistema de distribuição (Reservatórios e Rede)

Coliformes termotolerantes Ausência em 100 ml

Coliformes totaisSistemas que analisam 40 ou mais amostras por mês:Ausência em 100 ml em 95% das amostras examinadas no mêsSistemas que analisam menos de 40 amostras por mês:Apenas uma amostra poderá apresentar mensalmente resultado positivo em 100 ml

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DESINFECDESINFECÇÇÃOÃO

Fatores que influem na desinfecção:

• Os microrganismos patogênicos podem aparecer na água e dependendo das condições, sobreviver por várias semanas.

• Entre os fatores que influem na desinfecção e por consequência no tipo de tratamento a ser empregado, estão:

1) Espécie e concentração do organismo a ser destruído

• A resistência de algumas espécies de microrganismos para desinfetantes específicos varia consideravelmente. Ex.: São pouco resistentes as bactérias não esporuladas, enquanto que são muito resistentes as bactérias esporuladas, forma encistadas e vírus.

• A concentração dos microrganismos é significante já que uma alta densidade apresenta uma maior demanda de desinfetante. A aglomeração ou amontoado de organismos pode criar uma barreira para a penetração do desinfetante.

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DESINFECDESINFECÇÇÃOÃO

2) Espécie e concentração do desinfetante e tempo de contato.• O poder de desinfecção varia de produto a produto, de acordo com o tipo de água e

tipo de organismo a ser destruído. Assim, pode-se trabalhar com altas concentrações e curto tempo ou baixas concentrações e tempo elevado.

3) Características físico-químicas da água• Tem influência marcante no processo de desinfecção.

Exemplos: Matéria Orgânica; Amônia; Outras substância oxidáveis; Turbidez; Temperatura; Potencial Hidrogeniônico - ph

4) Grau de dispersão do desinfetante na água.• A desinfecção é mais eficiente quando o desinfetante for uniformemente disperso na

água.

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CLORO E SUAS REAÇÕES CLORO E SUAS REAÇÕES DEMANDA DE CLORODEMANDA DE CLORO

• Reações com compostos orgânicos

• Reações com compostos fenólicos• Reações com substâncias húmicas

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FORMAÇÃO DE SUB-PRODUTOS FORMAÇÃO DE SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃODA DESINFECÇÃO

Compostos orgânicos precursores

Cloro livre

Sub-produtos da desinfecção

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MINIMIZAÇÃO DA FORMAÇÃO DE MINIMIZAÇÃO DA FORMAÇÃO DE SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃOSUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO

• Remoção dos compostos orgânicos precursores (Otimização do processo de coagulação)

• Mudança do agente oxidante

• Remoção dos sub-produtos da desinfecção

• Controle da qualidade da água bruta diretamente no manancial (Gerenciamento da qualidade da água na bacia hidrográfica)

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CLORO E SUA APLICABILIDADECLORO E SUA APLICABILIDADEVANTAGENSVANTAGENS

• Baixo custo• Grande disponibilidade no mercado• Agente oxidante e desinfetante• Aplicação versátil (oxidação de ferro e manganês, remoção de cor e controle de odor

e sabor)• Apresenta relativa estabilidade

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FILTROSFILTROS

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PROCESSO DE FILTRAÇÃO

Baseado em cinco processos básicos – “coagem”, sedimentação, adsorção, floculação, e metabolismo biológico.

O mais importante é a “coagem”, que ocorre na superfície do leito da areia. Partículas muito grandes para passar através das aberturas, são coadas

Partículas, de tamanhos cada vez menores, são removidas formando uma camada na superfície.Quando a água contém muita matéria orgânica. Parte dela fica retida nessa camada superficial.

Quando esta camada se mantém durante períodos relativamente longos, ocorre crescimento bacteriano em seu interior.

O material depositado faz com que os interstícios se encham gradualmente, aumentando a resistência ao escoamento ocorrendo a perda de carga.

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O controle sistemático da cor e da turbidez da água filtrada em cada unidade de filtração é importante.

Um aumento da cor e turbidez em uma unidade filtrante pode significar:- necessidade de lavagem- filtro com fendas, retração junto às paredes, etc

A determinação do alumínio residual na água filtrada é uma confirmação para o pH ótimo de floculação.O mesmo teste pode indicar a passagem de flocos pelo leito filtrante.

A determinação do oxigênio consumido ou a contagem de colônias de bactérias em agar padrão, avalia a eficiência do tratamento, assim como pode controlar a eficiência de cada filtro.

AVALIAÇÃO DA FILTRAÇÃO

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O tempo decorrido entre duas lavagens dá idéia da eficiência do tratamento (coagulação-floculação e decantação).

Quando esse tempo começa a diminuir significa condições más do tratamento ou deficiência do leito filtrante.

O controle com as determinações anteriormente citadas relacionando-as com a perda de carga, avalia a filtração e proporciona ao operador, meios de fixar convenientemente o instante de lavagem.

AVALIAÇÃO DA FILTRAÇÃO

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CONTROLE DOS FILTROS

LAVAGEM DOS FILTROS

Ao injetar água pelo fundo em um meio granular, pode ocorrer:

a - Velocidade ascensional da água menor que a velocidade de assentamento das partículas do meio filtrante – nesse caso o leito não se expande.

b - Velocidade ascensional da água maior que a velocidade de assentamento das partículas do meio filtrante – o leito filtrante expande e sua porosidade aumenta.

C - Velocidade ascensional da água >> que a velocidade de assentamento das partículas do meio. O meio se fluidifica e os grãos são arrastados.

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CONTROLE DOS FILTROS

LAVAGEM DOS FILTROS

Deve-se proceder à lavagem do filtro sempre que a perda de carga no leito filtrante, tornar-se elevada ou quando verificar que a qualidade da água do efluente começa a piorar.

A quantidade de água para lavagem de filtro pode variar de 1 a 6% da água filtrada.

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SISTEMA DE LAVAGEM

Com Fluxo Contra Corrente:

A água para lavagem é injetada pelos drenos com velocidade tal que possa produzir uma expansão do leito de 10 à 50%.

• A velocidade de ascensão de água de lavagem varia com a granulometria do leito filtrante. Granulometria maior, menor a expansão do leito

Filtros de dupla camada – areia e antracito, deve-se fluidificar o leito com expansão nunca inferior à 20%, para que as camadas reestratifiquem de acordo com a densidade.

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SISTEMA DE LAVAGEM

Com fluxo Contra Corrente e Lavagem Superficial

A lavagem com fluxo contra corrente se complementa com lavagem superficial, injetando água sobre pressão sobre a superfície do leito para quebrar as bolas de lodo.

A lavagem superficial pode ser feita com sistema giratório ou com o sistema fixo.

No sistema giratório, existem dois braços suspensos que giram, estes braços são suspensos por um tubo central que se movimenta pela reação dos jatos de água que se projetam

O sistema fixo consiste em uma malha de tubo colocada 5 – 10 cm acima da areia, perfurado de forma que os jatos de água possam projetar sobre a superfície.

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PROBLEMAS E CONTROLE DE OPERAÇÃO DE FILTROS RÁPIDOS

Para o funcionamento adequado de um filtro é necessário efetuar o controle de certos parâmetros, dentro os quais destacamos:

• Controle da taxa de filtração;

• Controle da taxa de lavagem;

• Expansão do leito filtrante;

• Controle de perda de carga;

• Controle da granulometria do meio filtrante.

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PROBLEMAS E CONTROLE DE OPERAÇÃO DE FILTROS RÁPIDOS

Alem dos controles acima, é necessário controlar e sanar, sempre que possível, problemas que surgem no decorrer da filtração, destacando:

• Retenção de ar;

• Fissura no leito e formação de bola de lodo;

• Deslocamento de cascalho;

• Fuga de areia

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EXPANSÃO DO LEITO FILTRANTE

Métodos para determinar a expansão do leito, devido ao fluxo ascendente:

Efetuar a lavagem com velocidade constante, até que a água do filtro se torne suficientemente clara, que permita introduzir uma escala para poder medir o nível da superfície do leito filtrante.

Efetuando-se a medição antes e durante a lavagem, determina-se a expansão pela diferença entre duas medições.

Colocar uma série de pratos numa escala e introduzir no filtro. Procede-se a lavagem.Após a lavagem, retira-se a escala, com cuidado, o prato mais alto que tiver o meio

granular indicará a expansão.

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EXPANSÃO DO LEITO FILTRANTE

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COLMATAÇÃO DA AREIA

Quando por deficiência operacional:

• Não se usa a dosagem correta da sulfato de alumínio (coagulação deficiente).

• O pH de floculação não é ótimo; os coágulos ficam carregados eletricamente e se repelem não floculando corretamente;

• O tempo nos floculadores ou a agitação nos mesmos é demasiado ou deficiente (os flocos não se formam ou se formam e tornam a se quebrar);

• Correntes preferenciais nos decantadores, decantadores sujos, alta velocidade da água nos decantadores, etc.....

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BOLA DE LODO

Observações feitas em filtros observam-se a origem de bola de lodo em torno de 15 cm abaixo da superfície do leito.

Causas: Com uma lavagem deficiente, o material compactado acumulado no leito se desenvolve de modo ascendente. As partículas crescem com a adesão de outras e de grãos de areia, atingindo grandes dimensões na superfície do leito.

As bolas de lodo crescem no sentido ascendente, compactando-se e, eventualmente alcançam uma grande densidade, de modo que se aprofundam na areia durante o processo de lavagem.

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BOLA DE LODO

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LEVANTAMENTO ALTIMÉTRICO

O levantamento altimétrico de um filtro, consiste na introdução de um bastão previamente preparado, camada filtrante com o filtro parado, isto é, com uma coluna de água o mais rápido possível da superfície da sua camada filtrante, sendo que seu efluente e afluente deverão estar fechados.