Tratamento de água, diversos autores - sem revisão final

1. TRATAMENTO DE ÁGUA DE
ABASTECIMENTO
Aula 3 - Etapas do Tratamento e Tecnologias

2. Introdução
A água destinada ao consumo humano deve
preencher condições mínimas para que possa ser
ingerida ou utilizada para fins higiênicos, tais como
estar isenta de microorganismos patogênicos e, com
relação à substancias orgânicas ou inorgânicas, os
teores das mesmas não deverão ser prejudiciais ao
ser humano.

3. Tecnologias de Tratamento
As tecnologias de tratamento de água evoluíram
consideravelmente, podendo-se dizer que qualquer
água pode ser tratada e destinada ao consumo.
 Condições socioeconômicas da comunidade;
 Localização;
 Capacidade da estação;
 Padrões de portabilidade
 Etc.

4. Sistemas de Tratamento de Água Potável
A estrutura a ser utilizada e as operações e processos
dependem do tipo de manancial:
 Manancial de água subterrânea:
Baixa turbidez, presença de gases, substâncias orgânicas
e íons dissolvidos.
 Água Superficial (rios, lagos e represas):
Maior concentração de sólidos em suspensão; Baixa
concentração de gases dissolvidos.
 Água Salobra ou Salina
Elevada concentração de sais dissolvidos.

5. Tecnologias de tratamento
A produção de água que atenda consistentemente o
Padrão de Potabilidade requer, na maioria dos
casos, a filtração, pois somente nessa etapa é que
são removidas, quase que em sua totalidade, as
partículas coloidais, suspensas e microorganismos
em geral, de forma que a desinfecção final seja
efetiva.

6. Tratamento Convencional
Envolve a combinação das seguintes operações e
processos unitários:
 Aeração;
 Coagulação e floculação;
 Sedimentação ou decantação;
 Filtração;
 Desinfecção;
 Fluoretação;
 Controle de Carbonatos.

7. Variantes do Sistema Convencional
Completo
Somente desinfecção:
O manancial de água disponível é de boa qualidade,
não exigindo tratamento adicional; Utilizado como
sistema alternativo, de baixo consumo.
 Filtração direta:
Não é utilizado o decantador; Águas com baixa
concentração de sólidos em suspensão;
 Coagulação em linha:
O floculador e o decantador não são utilizados; Águas
com baixa concentração de sólidos em suspensão;
Geralmente utiliza-se um auxiliar de filtração.


8. Di Bernardo,1993
Classificação das tecnologias de
tratamento de água destinada ao
consumo humano.

9. Limitações dos Sistemas Convencionais
Limitação dos Sistemas Convencionais para
Garantir a Qualidade da Água para Consumo
Atualmente, mais de 62 milhões de substâncias
orgânicas e inorgânicas catalogadas;
Quase 42 milhões dessas substâncias estão
disponíveis comercialmente;
Muitos produtos utilizados no nosso dia-a-dia
contém os mais variados tipos de compostos
químicos;

10. Sistemas Avançados de Tratamento de
Água
Referem-se às técnicas de tratamento utilizadas para
remoção de contaminantes que não são afetados pelo
sistema convencional;
Carvão ativado remoção de compostos orgânicos,
metais e alguns gases;
Separação por membranas remoção de substâncias
que se encontram na forma coloidal ou dissolvidas na
água;
Troca iônica
remoção de íons específicos, que se
encontram dissolvidos na água.

11. Tecnologias de Tratamento com
Coagulação Química
Qualquer que seja a tecnologia empregada, a
coagulação
química
desempenha
papel
importantíssimo, pois dela depende a eficiência das
operações subseqüentes, com destaque a filtração,
embora a floculação e a decantação também seja
muito influenciadas pela coagulação. A operação de
um sistema de tratamento com coagulação química
deve ser realizada por pessoal qualificado, pois há
necessidade de ensaios em laboratório que permita
conhecer o mecanismo de coagulação apropriado a
cada tecnologia de tratamento.

12. Tecnologias de Tratamento com
Coagulação Química
Exemplos de coagulantes primários – sulfato de
alumínio, cloreto férrico ou sulfato ferroso. A
escolha do coagulante mais indicado dependerá de
vários fatores, porém a disponibilidade do
produto no mercado a custo acessível, a
alcalinidade e o pH da água bruta serão
determinantes.

13. Formas clássicas de Tratamento de
Água – Estação Clássica
A estação clássica de tratamento de água
A estação clássica efetua o tratamento convencional
em compartimentos separados uns dos outros.
Existem portanto, os misturadores rápidos, os
floculadores, os decantadores, os filtros e o tanque
de contato (onde a adequada desinfecção é
assegurada)


14. Formas clássicas de Tratamento de
Água – Desinfecção simples
Desinfecção simples e Correção do pH
Águas de nascentes e de poços rasos e profundos,
cujas as águas apresentam dentro dos padrões de
potabilidade necessita, apenas de adição de um
agente desinfetante. Porém em alguns casos será
necessário um tratamento prévio dependendo do
uso e da própria qualidade da água (natureza das
rochas ou por contaminação).


15. Formas clássicas de Tratamento de
Água - Filtração
Filtração
Os filtros podem ser classificados em: lentos ou
rápidos, conforme a vazão tratada por unidade de
área do filtro. Nos primeiros, destinados a águas
de baixa turbidez, o processo de filtração é
predominantemente biológico, enquanto que nos
filtros rápidos o processo é físico e químico.


16. Formas clássicas de Tratamento de
Água - Filtração
O tratamento químico prévio da água a ser filtrada,
dispensável nos filtros lentos (que, só se aplica a
mananciais cuja água seja de boa qualidade), é
fundamental nos filtros rápidos.
Em vista da dificuldade cada vez maior de se encontrar
mananciais adequados aos filtros lentos, e à área
relativamente grande que essas unidade devem ter (a
superfície filtrante é quarenta a cento e vinte vezes
superior à dos filtros rápidos), a filtração lenta vem se
tornando cada vez mais rara, enquanto que os filtros
rápidos constituem a opção mais utilizada nas estações
convencionais de tratamento.

17. Filtração
A água filtrada, numa operação bem conduzida, é
límpida. A remoção de bactérias neste estágio já é,
no mínimo, igual a 90% . Fator influente na
velocidade de filtração, é a granulometria da areia.
De acordo com essa granulometria, a filtração pode
ser lenta ou rápida.

18. Filtração lenta
filtração lenta
É um método de tratamento da água, adotado
principalmente para comunidades de pequeno
porte, cujas águas dos mananciais apresentam
baixos teores de turbidez e cor (menor que 50UT).
O processo consiste em fazer a água passar através
de um meio granular com a finalidade de remover
impurezas físicas, químicas e biológicas.


19. Filtração lenta
• mecanismos que atuam na filtração:
- Ação mecânica de coar: retenção das partículas
maiores nos interstícios existentes entre os grãos de
areia:
➢ sedimentação: reposição de partículas sobre a
superfície dos grãos de areia;
➢ ação Biológica: feita por uma camada gelatinosa
(Schumtzdecke) formada pelo desenvolvimento de
certas variedades de bactérias, que envolvem os grãos
de areia na superfície do leito, que por adsorção retém
microorganismos e partículas finamente divididas.

20. Filtração lenta
- sistema de drenagem:
Situado no fundo do filtro tem por objetivo coletar e
conduzir para fora do filtro a água filtrada.
Corte do filtro lento detalhado

21. Filtração lenta
• aspectos operacionais
Com o prosseguimento da filtração, a camada superior
da areia vai se sujando cada vez mais, diminuindo, em
conseqüência, a vazão da água filtrada. Quando esta
vazão cai consideravelmente, deve-se proceder à
limpeza do filtro. Faz-se a limpeza do filtro,
removendo-se uma camada de dois a três centímetros
da areia. Quando a camada de areia nos filtros atingir
0,70m de altura, recoloca-se a areia retirada, depois
de totalmente lavada

22. Filtração lenta

23. Filtros lentos
• vantagens dos filtros lentos:
- operação simples;
- custos operacionais baixos;
- boa eficiência na remoção de microorganismos patogênicos;
- boa eficiência na remoção de turbidez.
• desvantagens dos filtros lentos:
- ocupam grandes áreas;
- necessidade periódica de remoção e lavagem da areia;
- possibilidade de degradação do manancial com o tempo,
alterando as características físico-químicas iniciais da água
(aumento excessivo da turbidez).

24. Filtros rápidos
Filtros rápidos
São unidades destinadas a remover partículas em
suspensão, em caso de a água a tratar ser submetida a
processo de coagulação, seguido ou não de
decantação, ou quando comprovado que as partículas
capazes de provocar turbidez indesejada possam ser
removidas pelo filtro, sem necessidade de coagulação.
Os filtros podem ser de camada filtrante simples ou
dupla, de fluxo ascendente ou descendente, sendo os
de fluxo ascendente sempre de camada simples.


25. Formas clássicas de Tratamento de
Água - Decantação
Decantação
Para reduzir o conteúdo de partículas em suspensão
na água e deixá-la decantar durante certo tempo
durante o qual tais partículas sedimentam-se no
interior do recipiente.
A decantação pode ser simples, para a remoção de
sólidos grosseiros, ou precedida de tratamento
químico, para remover partículas mais finas que
levariam muito tempo para sedimentarem.


26. Formas clássicas de Tratamento de
Água - Decantação
A decantação quase sempre precede a filtração
rápida, salvo no caso de águas brutas de baixa
turbidez, onde é possível efetuar a filtração direta.
Em alguns casos a decantação é feita apenas nas
épocas do ano em que a qualidade da água se
torna pior; nas outras épocas do ano efetua-se a
filtração direta.

27. Formas clássicas de Tratamento de
Água – Coagulação e Floculação
Coagulação e Floculação
Nesta fase do tratamento, deseja-se tratar quimicamente a
água, de modo que as partículas coloidais presentes
sejam desestabilizadas e aglutinadas uma às outras.
Em tais condições, elas sedimentarão mais rápido, facilitando
a decantação, e serão mais facilmente retidas no filtros.
A desestabilização química das partículas denomina-se
coagulação, efetuada em unidade de mistura rápida. A
aglutinação das partículas previamente desestabilizadas,
efetuada em unidades de mistura lenta denomina-se
floculação.


28. Mistura rápida
• tratamento utilizando coagulante
- mistura rápida
Geralmente é feita no medidor Parshall, ou também
por um vertedor. Este ponto é muito bom para
adição dos compostos químicos, em função da
turbulência da água nesse local

29. Mistura lenta ou floculação
• Mistura lenta ou floculação
Os compostos químicos já completamente misturados
anteriormente, vão reagir com a alcalinidade da água, ou
se esta não é suficiente, com a cal adicionada, formando
compostos que tenham propriedades de adsorção, isto é,
aqueles cujas partículas sejam carregadas eletricamente na
sua superfície, e que possam, assim, atrair cargas elétricas
contrárias. Essas partículas são chamadas flocos e tem
cargas elétricas superficiais positivas, enquanto que as
impurezas presentes na água, como as matérias suspensas,
as coloidais, alguns sais dissolvidos e bactérias, tem carga
elétrica negativa, sendo, assim, retidas por aqueles flocos.

30. Mistura lenta ou floculação
A água deve ter ao longo dos canais, uma
velocidade bem dimensionada, pois se for abaixo
de um mínimo (10cm/seg ), o floco depositará, e se
for muito alta, poderá “quebrar” o floco, o que irá
prejudicar bastante as condições nas fases
subseqüentes (geralmente acima de 30cm/seg).

31. Decantação ou sedimentação
• decantação ou sedimentação
Os flocos do coagulante que já clarificaram a água
pelos processos ocorridos no floculador, irão, nessa
nova fase, ser removidos da água por sedimentação.
Podem ser decantadores convencionais (baixa taxa) e
decantadores com escoamento laminar (elementos
tubulares ou de placas) denominados decantadores de
alta taxa. O decantador convencional é um tanque de
forma geralmente retangular ou circular, cujo fundo é
muitas vezes inclinado para um ou mais pontos de
descarga.

32. Aeração
A aeração é também usada para a melhoria da
qualidade biológica da água e como parte de
tratamentos mais completos.
Para as pequenas instalações, a aeração pode ser
feita no próprio reservatório de água; basta que
este seja bem ventilado e que, ao passar para o
reservatório, a água seja forçada a uma queda
livre.

33. Métodos de aeração
A aeração pode ser obtida, provocando a queda da
água sobre bandejas ou tabuleiros, nas quais exista
cascalho ou pedra britada. A água sai de uma fonte
no topo do conjunto de bandejas e as atravessa
sucessivamente até ser recolhida na mais baixa.
Pode dar-se ainda pelo sistema de cascatas, fazendo a
água tombar sucessivamente sobre diversos degraus.
Pode ser obtida, levando-a a sair de bocais sob a forma
de jato, recebendo oxigênio quando em contato com o
ar.

34. Aeração
E finalmente, a aeração também pode ser feita pelos
aeradores por borbulhamento que consistem,
geralmente, de tanques retangulares, nos quais se
instalam tubos perfurados, placas ou tubos porosos
difusores que servem para distribuir ar em forma
de pequenas bolhas. Essas bolhas tendem a flutuar
e escapar pela superfície da água.

35. Aerador de cascata

36. Estações compactas
São unidades pré-fabricadas, que reúnem todas as
etapas necessárias ao processo de limpeza da
água. Normalmente são transportadas e montadas
na localidade de implantação do sistema. É
necessário a construção de uma Casa de Química.
• vantagens da instalação de estações compactas:
- redução nos prazos de implantação do sistema;
- possibilidade de deslocamento da Estação para
atender a outros sistemas.

37. Exemplo - Qualidade de águas para
determinados processos industriais
Industria de Refrigerantes
Muitas industrias de refrigerantes empregam água
potável (de abastecimento público) para produzir
suas bebidas, embora raramente essas águas
apresentam condições idéias para essa finalidade.
A maioria das vezes elas precisam de um
tratamento especial, como remoção de cloro, ajuste
de alcalinidade, remoção de matéria em suspensão
e redução da dureza total.


38. Exemplo - Qualidade de águas para
determinados processos industriais
Além de obedecer ao padrão de potabilidade a
água precisa apresentar alcalinidade entre 50 a
100ppm como (Carbonato de Cálcio) CaCO3. A
alcalinidade é limitada a essa faixa de valores
para evitar reação com ácido cítrico e a
conseqüente degradação do gosto da bebida.
A água de dureza zero é ideal para lavagem das
garrafas afim de manter em excelente estado de
limpeza e aparência.

39. Fluxograma de tratamento de água
para a industria de refrigerantes
Água Bruta
Coagulação, Cloração, Abrandamento
Sedimentação
Filtração
Filtro de Carvão Ativado
Abrandamento por troca iônica
Remoção de Fe, Mn
Para lavagem de garrafas
Para processo Industrial

40. Exemplo - Qualidade de águas para
determinados processos industriais
Água para a Industria de Polpa e papel
Em geral a qualidade das águas para a indústria de
papel varia de acordo com a qualidade do produto
requerido, podendo utilizar desde água comum, tipo
potável, até água desmineralizada.
A industria de papelão para caixas de embalagens,
papel de embrulho, etc., pode empregar água com
certa turbidez, como, por exemplo 35ppm (Sílica)
(SiO2), cor de 15 unidades Hazen, dureza de 150ppm
(Carbonato de Cálcio) (CaCO3) ferro e manganês de
1,0 ppm e sólidos totais de até 300ppm.


41. Exemplo - Qualidade de águas para
determinados processos industriais
Papeis de qualidade superior no entanto exigem
água melhor, como por exemplo, água de turbidez
até 5ppm, cor 5 unidades Hazen, dureza 50ppm,
ferro 0,1 ppm, manganês 0,005 ppm e sólidos
totais até 200 ppm.
Papeis para a industria eletrônica, cigarros e material
fotográfico exigem água desmineralizada para o
seu processo de fabricação.

42. Exemplo - Qualidade de águas para
determinados processos industriais
São necessárias águas com baixas concentrações de
ferro e manganês para a maioria das industrias de
papel, pois estes metais tendem a produzir
manchas nos papeis manufaturados. Cumpre referir
que a celulose retém com facilidade o ferro
presente em soluções muito diluídas.
A água de lavagem de polpa deve ter dureza zero
para evitar a precipitação de sais de cálcio e
magnésio que interferem no seu branqueamento.

43. Fluxograma de tratamento de água
para a industria de polpa e papel.
Água Bruta
Coagulação
Sedimentação
Filtração
Desmineralização
Remoção Fe, Mn, Ca, Mg
Para o processo Industrial
e Lavagem da Polpa
Papéis Especiais

44. Maquete Virtual

http://www.finep.gov.br/prosab/prosab_edital5_a
gua/index.html

45. Tratamento Convencional
O tratamento convencional (ou de ciclo completo) é
uma das tecnologias mais utilizadas no Brasil.
Inicialmente a água bruta recebe coagulante, na
unidade de mistura rápida, passando em seguida
pelas unidades de floculação, de decantação, e de
filtração. Assim como nas demais tecnologias de
tratamento de água, a fluoretação e a desinfecção
da água são obrigatórios antes da sua distribuição
para o consumo humano.

46. Filtração Direta Ascendente
A filtração Direta Ascendente é utilizada no
tratamento de água que apresentam concentração
relativamente baixa de impurezas. Inicialmente a
água bruta passa pela unidade de mistura rápida
para receber o coagulante. Após a coagulação, á
água é encaminhada ao fundo dos filtros, por onde
seguem em sentido ascensional, passando pelo
pedregulho e pela areia, sendo coletada na parte
superior da sua unidade de filtração.

47. Filtração Direta Descendente
A Filtração Direta Descendente é utilizada no
tratamento de águas que apresentam concentração
relativamente baixa de impurezas. A primeira
unidade de tratamento é a mistura rápida, onde a
água recebe o coagulante. Em seguida, a água
coagulada é encaminhada para a entrada dos
filtros, por onde escoa em sentido descendente,
passando pela areia e pela a camada de suporte
e sendo recolhida no fundo do filtro.

48. Filtração Direta Descendente (com
Floculação)
A filtração Direta Descendente (com Floculação) é
utilizada no tratamento de águas que apresentam
concentrações relativamente baixas de impurezas,
mas as impurezas precisam ter seu tamanho
aumentado antes de a água ser enviada para os
filtros. A primeira unidade de tratamento é a
mistura rápida, onde a água recebe coagulante,
depois a água passa pelos floculadores, sendo em
seguida encaminhada para a entrada dos filtros,
por onde escoa no sentindo descendente.

49. Dupla Filtração
A Dupla Filtração é utilizada no tratamento de águas que
apresentam características intermediárias às que
podem ser tratadas por filtração direta ascendente ou
descendente inicialmente a água bruta é coagulada na
unidade de mistura rápida, de onde segue para o
fundo do primeiro filtro, escoando no sentido
ascensional.
A água coletada na calha superior da primeira unidade
de filtração é encaminhada para o filtro de
escoamento descendente. A existência de dois filtros em
série aumenta a segurança sanitária da água
produzida. O filtro ascendente pode ser constituído de
área grossa ou de pedregulhos.

50. Flotação
A Flotação é ainda pouco utilizada nas ETAs
brasileiras, mas seu emprego tem aumentando,
especialmente no tratamento de águas com
elevada concentração de algas. Inicialmente a
água bruta recebe o coagulante, na unidade de
mistura rápida, passando em seguida pelas
unidades de floculação, de flotação e de filtração.
Na flotação as impurezas são acumuladas na
superfície da água, ao contrário do que ocorre na
decantação.

51. Separação em Membranas
O tratamento de água utilizando a Separação por
Membranas é relativamente pouco utilizado no
Brasil, sendo mais utilizado na região nordeste do
País, na dessalinização de águas salobras. Se a
água bruta apresentar concentrações elevada de
impurezas, pode ser necessário se fazer um prétratamento antes de encaminhá-la para o sistema
de membranas, obtém-se a água filtrada,
denominada de permeado, e a porção restante é
chamada de concentrado.

52. Filtração em Múltiplas Etapas
Na filtração em Múltiplas Etapas, inicialmente a água
passa por um pré-filtro dinâmico e depois de um
pré-filtro de pedregulho, que retiram parte das
impurezas presente na água antes que ela seja
encaminhada ao filtro lento. Não há necessidade
de se utilizar coagulante. A filtração em múltiplas
etapas é iniciada para o tratamento de águas que
apresentam concentração relativamente baixa de
impurezas, sendo que a simplicidade operacional é
uma de suas grandes vantagens.

53. Filtração em Margem
A Filtração em Margem é um pré-tratamento da
água. São perfurados poços em torno no
manancial, que pode ser um rio ou represa, de
modo que pela diferença de carga hidráulica a
água escoa pelo solo até chegar ao poço. Nesse
percurso, parte das impurezas é retida no solo,
melhorando a qualidade da água que será
bombeada para a estação de tratamento.

54. Aerador
No tratamento de água para o consumo humano, o
sistema de aeração pode ser instalado antes da
unidade de mistura rápida visando, principalmente,
auxiliar na remoção de ferro facilmente oxidável,
sulfeto de hidrogênio e compostos orgânicos
voláteis

55. Referências



http://www.finep.gov.br/prosab/prosab_edital5_agua
/index.html
Brasil. Fundação Nacional de Saúde. Manual de
saneamento. 3. ed. rev. - Brasília: Fundação Nacional
de Saúde, 2006.
Saneamento De Goiás S/A Superintendência De
Recursos Humanos Gerência De Desenvolvimento De
Pessoal Operação De Estação De Tratamento De Água
Lmanuais Atuaismanual – Mt-32/Operação De
Estação De Trat. De Água Revisão/ 00 Ano/Jun2006

56. Referências




Richter, Carlos A. e Netto, Azeveto M J. Tratamento
de Água: Tecnologia Atualizada. São Paulo, 1991
Di Bernardo, Luiz. Métodos e Técnicas de
Tratamento de Água. Volume I, Rio de Janeiro,
1993
Filho, D.F. Tecnologia de Tratamento de Água. Rio
de Janeiro, 1976
Viana, marcos Rocha. Hidráulica Aplicada as
Estações de Tratamento de Água. Belo Horizonte,
1992.

57. Objetivo da aula
Ao final dessa aula, você deverá conhecer:
 As etapas de tratamento de água de uma ETA
convencional;
 Através de dois exemplos compreender que o
tratamento de água pode ser diferente
dependendo do uso;
 Conhecer através da Maquete Virtual alguns
exemplos mais utilizados de ETA.