Aula 4: Química das Águas Parte 3a

Purificação e Águas: Tratamento de água para abastecimento

Thalles Pedrosa Lisboa

Departamento de Química – UFJF

QUÍMICA AMBIENTAL – 2S 2015

Água

• Apesar de 75% da superfície do planeta ser recoberta por massas líquidas, a água doce não representa mais do que 3% desse total.

• O Brasil possui cerca de 12% de toda água doce distribuída em rios;

Disponibilidade; Necessidade de consumo

crescente; Desperdício; Poluição;

Local Volume (km³) Percentual do Total (%)

Oceanos 1.370.000 97,61

Calotas polares e geleiras

29.000 2,08

Água subterrânea

4.000 0,29

Água doce de lagos

125 0,009

Água salgada de lagos

104 0,008

Água misturada no solo

67 0,005

Rios 1,2 0,00009

Vapor d’água na atmosfera

14 0,0009

Fonte: R.G. Wetzel, 1983. 2

Causas históricas

• Grupos nômades;

• Estabelecimento de morada fixa;

• Aumento populacional;

• Revolução Industrial;

• Primeira ETA, Londres em 1829;

• Sistemas de esgotos subterrâneos,

Hamburgo em 1843;

Rocha, J.C.; Rosa, A.H.; Cardoso, A.A. Introdução à Química Ambiental. Editora Bookman, 2004. 3

Política do Descaso

• 1/3 da população mundial não tem acesso a água tratada;

• No Brasil 94% da população tem acesso a água potável; • 98% nas cidades;

• 70% nas regiões rurais;

• 37% da água tratada é perdida;

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Toda água deve ser tratada?

Depende da sua qualidade em comparação com os padrões de consumo.

Fontes de água para abastecimento:

→ Águas subterrâneas

→ Águas superficiais

• Fontes Potáveis: • Proteção das cabeceiras e processo de desinfecção

• Fontes não Potáveis • Estação de Tratamento de Água (ETA)

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Captação Coagulação

Floculação Decantação Filtração Desinfecção Fluoretação

Processo de Tratamento de Água

• O tratamento da água é iniciado nas barragens, através de um serviço de proteção aos mananciais;

Detritos e impurezas;

Lançamentos de origem doméstica, agrícola ou industrial;

• Etapas de tratamento

Clarificação 6

Captação

• A água passa por um sistema de grades que impede a entrada de elementos macroscópicos como folhas, galhos e outros detritos;

Adução • É a operação de conduzir a água desde o

ponto de sua captação até a estação de tratamento, canalização (adutoras);

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Coagulação

• A água é misturada ao coagulante e ao alcalinizante sendo agitada rapidamente para favorecer a dispersão de ambos na mistura;

Floculação

• A água é agitada lentamente para favorecer a união das partículas, formando os flocos;

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Coagulação

• A presença de impurezas cujas partículas são coloidais; • Não se sedimentam;

• Necessidade de adição de coagulantes químicos: • Al2(SO4)3, sais de ferro (III), polímeros orgânicos;

Al2(SO4)3 + 6H2O → 2Al(OH)3 + 6H+ + 3SO42-

• Alcalinizantes: • Ca(OH)2; CaO (cal), sais de caráter básico como o Na2CO3 (barrilha);

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Decantação

• A água não é mais agitada e os flocos se depositam no fundo;

• O período médio de retenção da água nesses tanques é de 3 horas;

• O lodo do fundo é conduzido para tanques de depuração em uma estação de tratamento de sólidos (Linha Sólida), resíduos gerados na Linha Líquida;

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Filtração

• A água passa por várias camadas filtrantes, onde ficam retidas as partículas não decantadas e substâncias solúveis (adsorção em carvão);

• Estas três etapas: floculação, decantação e filtração, recebem o nome de clarificação;

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Desinfecção

Eliminação dos micro-organismos não eliminados nas etapas anteriores;

Ação sobre duas formas: Destruição ou inativação de micro-organismos patogênicos, algas e bactérias; Agente oxidante de compostos orgânicos e inorgânicos presentes;

Processos: Cl2 ou Solução de Hipoclorito; Cloraminas; Ozônio; Radiação UV;

Formação de trialometanos (THM)

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Desinfecção

• Água contaminadas com fenol são tratadas com dióxido de cloro; O cloro substitui os átomos de hidrogênio formando fenóis clorados

(tóxicos);

Vantagens: Não é um agente de cloração e não introduz átomos de cloro. Oxida matéria orgânica formando quantidades muito menores de subprodutos orgânicos tóxicos em relação ao cloro molecular.

Desvantagens: Não pode ser estocado (explosivo) sendo gerado in situ. Pequenas frações são convertidas em íons tóxicos como ClO2

- e ClO3-.

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Desinfecção

Cl2:

Cl2(g) + 2H2O → HOCl + H3O+ + Cl-

Dissociação fraca do ácido hipocloroso:

HOCl + H2O H3O+ + OCl-

NaOCl e Ca(OCl)2:

NaOCl + H2O HOCl + Na+ + OH-

Ca(OCl)2 + 2H2O 2HOCl + Ca2+ + 2OH-

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Fluoretação

Prevenção da cárie dentária;

Fluoreto de Cálcio (CaF2), Fluoreto de Sódio (NaF), Ácido Fluorsilícico (H2SiF6) e Fluorsilicato de Sódio (Na2SiF6);

Eficácia, grau de solubilidade, custo, continuidade de fornecimento, manuseio do composto, etc;

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Fluoretação

C mg/L = 22,2/E E = 10,3 + 0,725.T

Valor Máximo Permitido para Fluoretos = 1,5 mg/L 16

Controle de Qualidade

Análises físico-químicas e microbiológicas para atestar a qualidade da água (Portaria nº 36 do Ministério da Saúde, de 19 de janeiro de 1990);

Distribuição

Armazenagem

Possível fonte de contaminação pós-tratamento;

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Linha Sólida

Água Bruta

Coagulação Floculação

Decantação Filtração

Reservatório de Água Tratada

Distribuição

Cal Cloro Flúor

Adensamento de Lodo

Desidratação Torta de

Lodo

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Lodo de ETA

Decantadores: 60 a 95% 97 a 99,5% de água;

0,5 a 3% sólidos: Produtos químicos do tratamento;

Sólidos suspensos (silte, argila, areia);

Partículas coloidais;

Matéria orgânica;

Filtro: 5 a 40% 0,01 a 0,1% sólidos;

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Processamento e Destino de Lodos de ETA

Adensamento Mesa desaguadora: 4 a 6%

Flotação: 7%

Adensadores por gravidade: 3%

Desidratação Centrífugas: 20 a 22%

Filtro prensa: 30%

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Processamento e Destino de Lodos de ETA Recuperação de Produtos Químicos:

- Recuperação de 60 a 90% de

Sulfato de Alumínio;

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Processamento e Destino de Lodos de ETA

Aterros sanitários;

Disposição controlada em certos tipos de solos;

Co-disposição com biossólidos gerados em ETEs;

Incineração dos resíduos;

Lançamento na rede coletora de esgotos;

Aplicações industriais para fabricação de tijolos (Projeto SABESP);

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