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TRATAMENTO DE ÁGUA

Disciplina: Tecnologia Industrial Farmacêutica (Fís ica Industrial)

Professora: Erika Liz

22

(Tratamento de água para uso doméstico)

33

CURIOSIDADES�Terra ( 70% de água)

� 97,5% é imprópria para o consumo ( águasalgada )

�2,5% água doce (35 milhões de km 3):

69,5% (indisponíveis nas calotas polares, emneves eternas nas montanhas mais altas e emsolos congelados).

30,1% (debaixo da terra, em lençóis freáticos).

0,4% (superfície da terra, rios e lagos, neblina,umidade da superfície do solo. lençóissubterrâneos e áreas congeladas).

(http: // www.moderna.com.br/moderna/didaticos/projet o/2006/1/mundo/)

44

CURIOSIDADES

CONSUMO DOMÉSTICO DE ÁGUA POR ATIVIDADE

Atividade Quantidade (em litros)

Descarga no vaso sanitário tradicional 10 a 16

Minto no chuveiro 15

Lavar roupa no tanque 150

Lavar as mãos 3 a 5

Lavar roupa com máquina de lavar 150

Lavar louça em lava-louça 20 a 25

Escovar os dentes com água escorrendo 11

Lavagem do automóvel com mangueira 100

Tabela 2. Consumo Sustentável - manual de educação (MMA/IDE C).

55

ÁGUA – ”O OURO AZUL“Classificação dos países, quanto ao volume de água renováve l/

tamanho da população segundo à Organização das Nações Unida s(ONU):

“escassez” (< 1 milhão de litros por pessoa anualmente). Nor te daÁfrica (Egito, a Líbia e a Argélia) e na Península Arábica (Ar ábiaSaudita, a Síria e a Jordânia).

“água insuficiente” (China, com mais de 1 bilhão).

“água no limite” (entre 1 milhão e 1,7 milhão de litros por pes soa aoano). A Índia, com cerca de 1 bilhão de habitantes.

O Brasil está no melhor grupo (>10 milhões de litros de água do cedisponível por habitante anualmente), mas as maiores reser vas estãono norte, longe das grandes cidades.

http://www.un.org/esa/sustdev/documents/agenda21/

66

ÁGUA – “O OURO AZUL”

Segundo a ONU, no ano 2050, o mundo terá uma população de 8,9bilhões de pessoas, das quais 4 bilhões viverão em países comescassez crônica de água, o pior grupo.

Nesses países, a escassez de água poderá provocar problemasgraves na saúde pública e inviabilizar o crescimento da econ omia ea geração de empregos.

A tecnologia mais promissora é a dessalinização da água dos m arese lagos salgados, que pode ser feita por meio da filtragem ou d adestilação da água em usinas. De 1980 ao ano 2000, o preço dometro cúbico de água do mar dessalinizada diminuiu de 5,50 dó larespara 55 centavos de dólar, e este parece ser o método que será omais adotado.

http://www.un.org/esa/sustdev/documents/agenda21/

77

CURIOSIDADES

Consumo de água no mundo

23%

6%

71%

Industrial Doméstico Agricultura

No século XX:No século XX:

��A população mundial aumentou 03 vezes.A população mundial aumentou 03 vezes.��O consumo de água aumentou 08 vezes.O consumo de água aumentou 08 vezes.

Figura 1. Consumo mundial de água, adaptado de CLARKE & KING ( 2005).

88

TRATAMENTO DE ÁGUA

Para que fim ?

99

TRATAMENTO - USO DOMÉSTICO

Art. 1.º “Aprovar a Norma de Qualidade da Água paraConsumo Humano, na forma do Anexo desta Portaria, deuso obrigatório em todo território nacional”.

Portaria n.º 518, de 25 de março de 2004

1010

TRATAMENTO - USO DOMÉSTICO

Portaria n.º 518, de 25 de março de 2004

Art. 4.º ... adotadas as seguintes definições:

I – “água potável – água para consumo humano cujosparâmetros microbiológicos, físicos, químicos e radioati vosatendam ao padrão de potabilidade e que não ofereça riscosà saúde”;

II – “sistema de abastecimento de água para consumohumano – instalação composta por conjunto de obras civis,materiais e equipamentos, destinada à produção e àdistribuição canalizada de água potável para populações,sob a responsabilidade do poder público, mesmo queadministrada em regime de concessão ou permissão”;

1111

ABASTECIMENTO DE ÁGUA

RESERVAÇÃO

CAPTAÇÃO

ADUÇÃO

TRATAMENTO

DISTRIBUIÇÃO

1212

TRATAMENTOCaptação superficial:

1) Oxidação - oxidar os metais presentes na água,principalmente o ferro e o manganês, que normalmente seapresentam dissolvidos na água bruta (cloro ou produtosimilar, pois tornam os metais insolúveis na água,permitindo, assim, a sua remoção nas outras etapas).

2) Coagulação - remoção das partículas de sujeira se iniciano tanque de mistura rápida com a adição de sulfato dealumínio ou cloreto férrico. (formação de flocos). Paraotimizar o processo adiciona-se cal, o que mantém o pH daágua no nível adequado.

1313

TRATAMENTO3) Floculação - os flocos misturam-se, ganhando peso,volume e consistência.

4) Decantação – sedimentação dos flocos no fundo dostanques.

5) Filtração – separação das impurezas que não foramsedimentadas no processo de decantação (filtrosconstituídos por camadas de areia ou areia e antracitosuportadas por cascalho de diversos tamanhos que retêma sujeira ainda restante.

6) Desinfecção – adição de cloro (eliminação demicroorganismos nocivos, garantindo também a qualidadeda água nas redes de distribuição e nos reservatórios.

1414

7) Correção de pH – proteção das canalizações das redes edas casas contra corrosão ou incrustação, a água recebeuma dosagem de cal, que corrige seu pH.

8) Fluoretação (Portaria do Ministério da Saúde).

Consiste na aplicação de uma dosagem de composto deflúor (ácido fluossilícico) que reduz a incidência da cáriedentária, especialmente no período de formação dosdentes, que vai da gestação até a idade de 15 anos.

TRATAMENTO

1515

TRATAMENTO PARA USO DOMÉSTICO

Portaria n.º 518, de 25 de março de 2004

Art. 5.º São deveres e obrigações do Ministério da Saúde, por intermédioda Secretaria de Vigilância em Saúde – SVS:

I – “promover e acompanhar a vigilância da qualidade da água, emarticulação com as Secretarias de Saúde dos Estados e do Dist ritoFederal e com os responsáveis pelo controle de qualidade da á gua, nostermos da legislação que regulamenta o SUS”;

II – “estabelecer as referências laboratoriais nacionais e regionais, paradar suporte às ações de maior complexidade na vigilância da q ualidadeda água para consumo humano”;

III – “aprovar e registrar as metodologias não contempladas nasreferências citadas no artigo 17 deste Anexo”;

1616

PADRÕES DE QUALIDADE DA ÁGUA

� ASTM - American Society for Testing and Materials

� Anvisa RDC 354 (1997) - Cosmético

� NCCLS - National Comittee for Clinical Laboratory St andards

� USP/EP – Farmacopéias

� MS – Portaria 518 (24/03/04)

� Anvisa RDC 210

1717

Padrão - Água PotávelMS - Portaria 518 - 25/03/04

Parâmetro MVP

� Cor (uH) 15� Turbidez (uT) 5� pH 6,0 a 9,5� TDS (ppm) 1.000� Dureza (ppm) 500� Alumínio (ppm) 0,2� Amonia (ppm) 1,5� Cloreto (ppm) 250

Parâmetro MVP

� Ferro (ppm) 0,3� Manganês (ppm) 0,1� Sódio (ppm) 200� Sulfato (ppm) 250� Zinco (ppm) 5,0� Coliformes aus. (100 ml)� Bact. Heterot. 500ufc/ml

MVP: Máximo Valor Permitido

1818

CONTAMINANTES BÁSICOS

ÁGUA POTÁVEL

� Inorgânico dissolvido(Na +, Cl-, Fe+3, Ca+2, Mg+2...)

� Orgânico dissolvido(Ácidos, Pesticidas, Herbicidas...)

� Microorganismos

� Material Particulado – Colóides (Fe +2...)

� Gases Dissolvidos(CO 2,...)

1919

Leitura complementar

TEMA: “ Uma abordagem de detetive para projetos detratamento de água bem sucedidos” (SLOVAK, 2001)

OBJETIVO: Fixar alguns conceitos, como uma proposta adequada de implementação de um sistema de tratamento de água.

DATA ENTREGA: carater instrutivo

2020

(Pré-tratamento da água para uso industrial)

2121

PROGRAMA

� Como planejar um sistema de tratamento de água

� Pré-tratamento (finalidade e tecnologias)

Pré-filtraçãoCloraçãoRemoção de ferroFiltraçãoAbrandamentoRemoção de cloroAjuste de pH

2222

Boas Práticas de Fabricação

Resolução - RDC nº 210, de 04 de agosto de 2003

Agência Nacional de Vigilância Sanitária

ANEXO III Roteiro de Inspeção para Empresas Fabrica ntes de Medicamentos

7.- SISTEMAS E INSTALAÇÕES DE ÁGUA

Art. 3° Instituir como norma de inspeção para fins daverificação do cumprimento das Boas Práticas de Fabricaçãode Medicamentos, para os órgãos de vigilância sanitária doSistema Único de Saúde, o Roteiro de Inspeção para EmpresasFabricantes de Medicamentos, conforme Anexo III destaResolução.

2323

Como planejar o sistema ?Qual é a origem da água ? (potável, poço ...)

Existe programa para a conservação da água potável?

Existe programa de limpeza, desinfecção e monitoramentopara as caixas d’ águas/ cisternas ?

Qual é a sua freqüência ? Existem registros ?

Qual é o tipo de tubulação entre a cisterna e o reservatório,e entre o reservatório e os pontos de usometálico (ferro...)/ pvc ?

2424

Como planejar o sistema ?Qual é a origem da água ? (potável, poço ...)

Existe programa para a conservação da água potável?

Existe programa de limpeza, desinfecção e monitoramentopara as caixas d’ águas/ cisternas ?

Qual é a sua freqüência ? Existem registros ?

Qual é o tipo de tubulação entre a cisterna e o reservatório,e entre o reservatório e os pontos de usometálico (ferro...)/ pvc ?

2525

Existe algum tipo de controle de conservação ?

Há quanto tempo está instalado ?

Qual é o consumo de água previsto ?

Para quais produtos ?

Quantos são os pontos de coleta ?

Como planejar o sistema ?

2626

ELABORAÇÃO DO PROJETO

� Autoria (empresas especializadas, fornecedor dosistema ou própria empresa).

� Definição dos produtos que serão fabricados pelaempresa.

� Definição da qualidade e quantidade de água (PW eWFI) pelo usuário final.

2727

Tipos de Água naIndústria Farmacêutica

Água purificada (PW): obtida por osmose reversa oudeionização.

Água para injetáveis (WFI): obtida por destilação ou porqualquer outra tecnologia que produza água do mesmonível ou melhor que a destilada (harmonização dasfarmacopéias USP/EP)

2828

ELABORAÇÃO DO PROJETO

� Grupo Técnico define: tecnologia principal, tipo derecirculação, tipos de sanitização.

� Definição do espaço físico para instalação do sistema eindica o responsável do setor para acompanhamento doprojeto, instalação e seu start up.

� Gerência da Garantia da Qualidade define quemvalidará o sistema e os responsáveis pelas auditorias eauto-inspeções.

2929

PRÉ-TRATAMENTO

Sistema Básico de Purificação

GERAÇÃO

RECIRCULAÇÃO

3030

� Origem da água

� Qualidade da água recebida

� Histórico analítico de 1 ano (principais parâmetros)

� Projeto (especificações do sistema baseado nasanálises)

� Objetivos performance dos equipamentosqualidade da água geradavida útil das membranas

PRÉ-TRATAMENTO

3131

Contaminantes básicos da água potável:

� Inorgânico dissolvido(Na +, Cl-, Fe+3, Ca+2,Mg+2...)� Orgânico dissolvido(ác., pest., herb...)� Microorganismos� Material particulado – colóides (Fe +2...)� Gases dissolvidos(CO 2,...)

PRÉ-TRATAMENTO

3232

Tecnologias combinadas:

Filtração: partíc./ coloides/ bact./pirogênios

Carvão ativado : cloro, orgânicos

Metabissulfito de Sódio: cloro

Abrandador : cálcio / magnésio

Dosador de NaOH : ajuste pH

PRÉ-TRATAMENTO

3333

Carcaça para filtro tipo bag

PRÉ-TRATAMENTO

PRÉ-FILTRAÇÃO

3434

Filtros bag

PRÉ-TRATAMENTO

PRÉ-FILTRAÇÃO

Controle por manômetro

3535

Reservatório de água potável

PRÉ-TRATAMENTOCLORAÇÃO

K = 3 x 10 -8

pH 7.5 → [HOCl] ~ [OCl -] pH 8 → 30% do cloro livre como HOClpH 6.5 → 90% do cloro livre Cloro livre = ácido hipocloroso + íon hipocloritoHOCl é mais eficiente do que OCl -

“The disinfection must be carried out at pH less than 8 and at a free chlorine concentration ≥ 0.5 mg/litre” (Guidelines of WHO)

3636

PRÉ-TRATAMENTO

RESFRIAMENTO DA ÁGUA

Trocador de calor sanitário

3737

PRÉ-TRATAMENTO

REMOÇÃO DE FERRO

Greensand/ dióxido de manganês

3838

PRÉ-TRATAMENTO

REMOÇÃO DE FERROTipos de ferro encontrados na água potável:

1. Ferro sequestrado (tripolifosfato, hexametaphosf ato ou silicato de sódio) - não retido no abrandador.2. Ferro ligado à compostos orgânicos (Heme Iron) ex.: quelação de ferro por taninos3. Ferro presente em bactérias4. Hidróxido férrico (Red Water Iron)5. Bicarbonato ferroso (Clear Water Iron)

Um problema para remoção !!!

3939

PRÉ-TRATAMENTO

REMOÇÃO DE FERROOzonização (ineficácia para taninos)

Cloração (necessita de filtro com carvão ativado/formação de trihalometano quando reage com taninos)

Aeração (processo lento/ coagulante)

4040

PRÉ-TRATAMENTO

REMOÇÃO DE FERRO

� Filtro para remoção de ferrosolúvel, sulfeto de hidrogênio,manganês, arsênico e rádio daágua.

� Efetivo em altas temperaturas e variações de pressão,prolongando o tempo para retrolavagem.

� Superfície do greensand revestida com dióxido demanganês, que atua como um catalizador na reação deoxi-redução do ferro e manganês.

4141

PRÉ-TRATAMENTO

REMOÇÃO DE FERRO

Greensand/ dióxido de manganês:

Durante a etapa de retrolavagem, o MnO é removidomecanicamente da superfície do material, regenerando-o.

4242

PRÉ-TRATAMENTO

FILTRAÇÃO

� Separação mecânica de partículas de um fluido pelapassagem através de um material poroso/ fibroso ougranular.

4343

PRÉ-TRATAMENTO

FILTROS MULTIMÍDIAS

�Camadas especiais para filtração

�Sem poder de remoção bacteriana

4444

PRÉ-TRATAMENTO

� Nome atual para filtro de areia.� Composição: vários tipos de areia com

granulometrias diferentes.� Cabeçote automático para programação

de retrolavagem (no mínimo 1 vez ao dia).� Material resistente à corrosão.� Redução do SDI (Silt Density Index)� Possibilidade de inserir outro auxiliar

filtrante. Ex: Zeólito (Remoção de Ferro )

FILTROS MULTIMÍDIAS

4545

PRÉ-TRATAMENTO

CARTUCHOS FILTRANTES� remoção de partículas

� poros mais utilizados: 25, 10, 5, 1µm

� importante:certificado de qualidade

� uso:proteção de equipamentos

4646

PRÉ-TRATAMENTO

4747

PRÉ-TRATAMENTO

Zeólitos:

� Rochas vulcânicas / cinza vulcânicas + água alcalina

� Aluminosilicatos hidratados que possuem estrutura aberta para acomodar uma grande variedade de íons positivos (Na +, K+, Ca2+, Mg2+)

� Íons fracamente ligados a estrutura (substituídos p or outros em solução)

4848

PRÉ-TRATAMENTOHigh purity clinoptilolite silicate structures

are characterized by low solubility in water and acid; low to moderateSpecific Gravity, with comparatively high hardness. Based oncrystallography, the basic atomic structure of nextSand me dia consistsof four (4) atoms of oxygen equally spaced. With this tetrahe dral crystalstructure (Si 2O4) oxygen atoms are shared with other Si 2O4 structure toform the unique crystal framework (Fig. 1).

4949

PRÉ-TRATAMENTO

5050Abrandador

PRÉ-TRATAMENTO

REMOÇÃO SELETIVA CÁTIONS

5151

PRÉ-TRATAMENTOO que é dureza?

Quantidade total de cátions Ca +2 e Mg+2, normalmentepresentes em águas subterrâneas. É medido em mg/L quepossui o mesmo significado físico de ppm. Água com durezamenor do que 20 mg/L é chamada de água branda.

� Níveis de dureza:

Água Branda < 20 mg/L

Água Levemente Dura 20 – 60 mg/L

Água Moderadamente Dura 120 – 180 mg/L

Água Muito Dura >180 mg/L

5252

PRÉ-TRATAMENTOQuais os problemas ocasionados por uma água comalto teor de dureza?

� Ca+2 e Mg+2 precipitam formando depósitos nassuperfícies de tubulações, tanques e aquecedores.

� Ca+2 e Mg+2 possuem alta afinidade química, por issoreage facilmente com todos os ingredientes da água,ocasionado um grave inconveniente, como por exemploo efeito menos efetivo de sabões e detergentes.

5353

PRÉ-TRATAMENTOQual é o mecanismo de abrandamento ?

� O processo de troca iônica usa uma mídia especial depolímero (resina) na forma de pequenas esferas.

� Ocorre a troca de cátions Ca +2 e Mg+2 por cátions desódio da solução saturada de NaCl (salmoura).

� Quando a resina alcança sua capacidade de troca ela deveser “regenerada” com mais salmoura para dar-lhe umanova capacidade para remover mais dureza. A seqüênciada troca iônica e regeneração proporciona remoçãocontinua de dureza.

5454

PRÉ-TRATAMENTOComo a resina de troca iônica é usada?

Em abrandadores, equipamentos especialmenteprojetados, que controlam automaticamente o processode troca iônica.Composição:

� Resina de troca iônica;� Tanque Park contendo resina;� Uma válvula de controle hidráulico muito funcional e� Tanque de salmoura

5555

Bomba dosadora de metabissulfito de sódio 2%

PRÉ-TRATAMENTO

REMOÇÃO DE CLORO

5656

Outra opção:

PRÉ-TRATAMENTO

REMOÇÃO DE CLOROCarvão Ativado impregnado de Prata

� MATERIAL POROSO

� REMOÇÃO DE CLORO = ABSORÇÃO

� REMOÇÃO DE COMPOSTOS ORGÂNICOS “GROSSEIROS”=ADSORÇÃO

5757

Outra opção:

PRÉ-TRATAMENTO

REMOÇÃO DE CLOROCarvão Ativado impregnado de Prata

� Necessidades:- Retrolavagem- Sanitização- Reativação ???

� Problemas: contaminação microbiológica.

5858

Dosador de hidróxido de sódio 2%

PRÉ-TRATAMENTO

AJUSTE DE pH

5959

TRABALHO EM GRUPO

TEMA: “ TIPOS DE ÁGUA NA INDÚSTRIA FARMACÊUTICAE PRINCIPAIS PROCESSOS DE OBTENÇÃO”

OBJETIVO: Identificar e definir os tipos de água usados naindústria farmacêutica, informando quais as principaisoperações de purificação para obtê-los. Descreverresumidamente o fundamento de cada operação,apontando as vantagens e desvantagens associadas aoseu uso.

DATA ENTREGA: 21/ 09/ 2010

EXEMPLOSEXEMPLOS

6060

6161

Armário para guardar a OSMOSE Armário para guardar a OSMOSE REVERSAREVERSA

6262

OSMOSE REVERSAOSMOSE REVERSA

6363

OSMOSE REVERSAOSMOSE REVERSA

6464

OBRIGADAOBRIGADA

6565