3- Química Básica da Água
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Princípios do Tratamento de Águas
Industriais
Princípios do Tratamento de Águas
Industriais
Princípios do Tratamento de Águas
Industriais
Princípios do Tratamento de Águas
Industriais
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DISPONIBILIDADE DE ÁGUADISPONIBILIDADE DE ÁGUAPOR HABITANTEPOR HABITANTE
CONTINENTE ANO: 1950 ANO: 2000 *
AMÉRICA DO NORTEE AMÉRICA CENTRAL 37,2 K.m3 17.5 K.m3
AMÉRICA DO SUL 105 K.m3 28.3 K.m3
EUROPA 5,9 K.m3 4,1 K.m3
ÁFRICA 20,6 K.m3 5,1 K.m3
ÁSIA 9,6 K.m3 3,3 K.m3
AUSTRÁLIAE OCEANIA 112 K.m3 50 K.m3
* ESTIMATIVA
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Tratamento Tratamento PrimárioPrimário
Água Clarific.
Rio
Clarificador
Filtros
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Química Básicada Água:
Águas e suas Impurezas e
Características
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Vantagens do Uso da Água
• Inerte, Inodora e Estável
• Fácil Manuseio
• Transporta Grande Quantidade de Energia
• “Solvente Universal”
• Barata e Disponível (????)
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O CICLO HIDROLÓGICOO CICLO HIDROLÓGICO
Lagos/Rios:Cor, Gases, Odor, Erosão, Efluentes, Agricultura Chuvas, Sólidos Suspensos
Ventos
Evaporação e Transpiração
Precipitação:Gases, Vapores,
Particulados,
e chuvas.Neve
Enxurradas
Industrias:Vapores e ÁcidosOrgânicos e Inorgânicos
Infiltração:Gases, “solo” e Mat. Orgânico
Oceanicos
Sais
SubsoloÁguas Superficiais
RaizesAquiferas
Cavernas
PercolaçãoÁgua de Poço
Adição Intensa de Produtos Químicos
CaCO3 + H2CO3 * Ca(HCO3)2
MgCO3 + H2CO3 * Mg(HCO3)2
Vegetação
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CICLO HIDROLÓGICO DA ÁGUA
Nuvens
ChuvaEvaporação
Águas de Superfície e Águas Profundas
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Impurezas da Água
• Gases Dissolvidos
• Sólidos Dissolvidos
• Sólidos Suspensos
• Partículas Coloidais
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Gases Dissolvidos
São gases presentes na água que estão dissolvidos.
Assim como um sal tem a capacidade de se dissolver na água, os gases também podem se dissolver na água.
Exemplo: gás carbônico, oxigênio, amônia, nitrogênio, etc.
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Sólidos Dissolvidos
São compostos presentes na água que estão dissolvidos.
São aqueles que não podem ser removidos por um processo de filtração.
Exemplo: sais de cálcio e magnésio, cloretos, alcalinidade, sulfatos, etc.
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Sólidos Suspensos
São compostos presentes na água que não estão dissolvidos e são capturados quando filtrados.
São aqueles que podem ser visíveis “a olho nu” e causam uma certa “turvação” na água.
Exemplo: lama, sujeiras, material orgânico e microbiológico, areia, etc.
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Colóides
São compostos presentes na água que não estão dissolvidos e não são capturados quando filtrados.
São partículas que não podem ser vistas “a olho nu”. Como características possuem um baixo peso quando comparado ao seu tamanho.
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Alguns
parâmetros
importantes ..........
..........
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Principais parâmetros
• pH
• Condutividade
• Dureza
• Alcalinidade
• Turbidez
• Cor
• Ânions
• Cátions
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O que é pH?
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É o Logaritmo Negativo da Concentração do Ion
Hidroxila
pH
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0 7 14Acidez Basicidade
Escala do pH
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A solução A é 10 vezes mais ácida do que a solução B
O pH é uma Escala Logarítmica
A BpH=6 pH=7
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O que é Condutividade?
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É uma medida indireta da quantidade de sólidos
totais dissolvidos na água
Condutividade
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AANa+ Cl- Na+ Cl-
BB Cl- Na+ Cl- Na+ Cl-
Na+ Cl- Na+ Cl-
Na+ Cl- Na+
Condutividade
A solução A tem uma quantidade menor de sólidos dissolvidos,A solução A tem uma quantidade menor de sólidos dissolvidos,portanto sua condutividade é menor do que a da solução Bportanto sua condutividade é menor do que a da solução B
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O que é Dureza?
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É uma medida da presença de sais de cálcio e magnésio na
água
Dureza
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Dureza-Total = Cálcio + Magnésio
Dureza-Cálcio = Cálcio
Dureza-Magnésio = Magnésio
OBS: É expressa em ppm CaCO3
Dureza
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O que é Alcalinidade?
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É uma medida da presença de gás
carbônico, bicarbonatos, carbonatos e hidroxilas
na água
Alcalinidade
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Relações de Alcalinidade
• Alcalinidade-M = Total
Titulação para pH = 4.3Soma de: HCO3
- + CO3- + OH-
• Alcalinidade-P = OH- + 1/2 CO3-
Titulação para pH 8.3
• Alcalinidade-OH = 2P - M ou titulaçãoCloreto de bário neutro precipita CO3
-
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Relações entre as Alcalinidades
OH CO3 HCO3
Hidroxida CarbonatoBicarbonato
P = 0 0 0 M
P = M P 0 0
2P = M 0 2P 0
2P < M 0 2P M - 2P
2P > M 2P - M 2(M - P)
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O que é Turbidez?
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É uma medida da capacidade da água de absorver ou espalhar a
luz
Turbidez
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A BB
Turbidez
A solução A tem uma turbidez maior do que a solução BA solução A tem uma turbidez maior do que a solução B
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O que é Cor?
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É uma medida da presença de íons
metálicos naturais (Fe, Mn), húmus e turfa e
ainda efluentes industriais
Cor
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Cor Verdadeira: é a cor da amostra depois da remoção de toda turbidez. É a cor resultante da decomposição microbiológica de compostos vegetais.
Cor Aparente: é a cor medida com a presença de turbidez e sólidos suspensos. Ou seja, existe a contribuição da turbidez e de sólidos suspensos na cor verdadeira, resultando na cor aparente.
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O que são Ânions?
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São partículas que quando dissolvidas na água (ou outro soluto)
apresentam carga negativa
Ânions
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Ânions
Exemplo de Ânions:
• Cloreto (Cl-);
• Sulfato (SO4-2);
• Carbonato (CO3-2)
• Bicarbonato (HCO3-)
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O que são Cátions?
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São partículas que quando dissolvidas na água (ou outro soluto)
apresentam carga positiva
Cátions
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Cátions
Exemplo de Cátions:
• Cálcio (Ca+2);
• Magnésio (Mg+2);
• Sódio (Na+)
• Alumínio (Al+3)
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Clarificação de Água
Clarificação é um processo de remoção de sólidos suspensos através de coagulação, floculação e sedimentação (ou decantação).
Um sistema de clarificação também pode incluir um processo de filtração para remover as partículas que “passam” pelo sistema de decantação.
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Coagulação
É o processo onde as partículas coloidais são desestabilizadas pela neutralização das suas cargas elétricas.
Geralmente estas partículas possuem carga negativa, desta forma utiliza-se compostos catiônicos para neutralização destas cargas.
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Partícula coloidal
Coagulação
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Partícula Coloidal
Partícula Desestabilizada
Dosagem deCoagulante
+
+
+
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Floculação
É o processo onde as partículas coaguladas são unidas para que elas tenham mais peso e decantem numa velocidade maior.
Geralmente os floculantes utilizados possuem carga neutra, já que a partícula estabilizada possui carga também neutra.
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Floculação
Floculante PartículasCoaguladas
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Sedimentação
É o processo onde as partículas coaguladas e floculadas irão separar da água.
Geralmente este processo ocorre com as partículas saindo pela região inferior e a água pela parte superior.
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Sedimentação
Água Clarificada
Água coagulada e floculada
Lama/Lodo
V água
V partícula
V água < V partícula
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Filtração É o processo onde a água clarificada irá passar por um meio para remoção dos sólidos suspensos mais finos, ou aqueles que passaram pelo sistema de decantação.
Geralmente este processo ocorre com a utilização de equipamentos que operam por gravidade, ou em casos específicos, filtros pressurizados.
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Filtração
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Filtração
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FILTRO GRAVITACIONAL
Entrada
Efluente da contra-lavagem
Saída
Entrada da contra-lavagem
Areia
Pedregulho
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FILTROPRESSURIZADO
Carvão
Areia
Cascalho
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Filtração
Areia
Pedregulho “Fino”
Pedregulho “Médio
Pedregulho “Grosso”
Tijolo
Exemplo de Meio Filtrante - Suporte
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A cloração é um modo extremamente eficiente de se remover grande parte do material orgânico existente nas águas. O cloro é um dos biocidas mais eficientes, mais baratos e por estes motivos mais aplicados em tratamento de águas.
Geralmente os sistemas operam com pré e pós cloração, dependendo do uso da água.
A pré cloração tem por objetivo a oxidação da matéria orgânica existente na água bruta, possibilitando então a remoção deste material posteriormente durante a clarificação.
Cloração
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A pós cloração é realizada quando há a necessidade de um controle ainda mais rigoroso no residual de cloro livre e total.
As principais fontes de cloro para uso industrial são: hipoclorito de sódio e cloro gás.
Adiante apresentamos as duas aplicações:
• NaClO + H2O HClO + NaOH
• Cl2 + H2O HClO + HCl
Cloração
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Uma das maneiras mais eficientes de se determinar um tratamento químico para uma planta de clarificação é mediante o uso do Jar Test.
Geralmente os resultados obtidos são:
Determinação do melhor programa químico Determinação da melhor seqüência de dosagem Determinação aproximada das dosagens Determinação da melhor condição de operação da planta
Jar Test
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1. Encha os frascos com as amostras de água;
2. Ligue o agitador a cerca de 20-30 rpm;
3. Adicione os produtos químicos nos Jarros nas concentrações desejadas
4. Aumente a velocidade do agitador para cerca de 80-100 rpm por cerca de 1-2 min.
5. Reduza a velocidade do agitador para 40-50 rpm e adicione o floculante;
6. Imediatamente após a última adição, reduza a rotação para 20-30 rpm para que ocorra a floculação. Mantenha por 5-10 min;
7. Pare o agitador. Observe o tamanho dos flocos e a velocidade de decantação de cada jarro;
8. Depois de 5-10 min, colete uma amostra e verifique a turbidez do clarificado.
9. Compare os resultados de todos os jarros.
OBS.: Os valores devem se ajustados conforme o caso
Jar Test - Procedimento para teste de Coagulante
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Conceitos
•ppmppm
•ppbppb
•Como CaCO3Como CaCO3