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Aula 4:Química das Águas

Purificação de águasa) tratamento de água para abastecimento

b) tratamento de esgotos

QUI 106 Química Analítica Ambiental (2017/1)

Departamento de Química – UFJF

www.ufjf.br/baccan

Estagiária: Náira da S. C. Almeida

Juiz de Fora, 19 de abril de 2017

http://www.ufjf.br/baccan

Água: Bem Vital

Recapitulando...

IMPORTÂNCIA DA QUALIDADE DA ÁGUA

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Tratamento da água: História

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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.

Água: “CRISE”

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http://revistavivasaude.uol.com.br/bem-estar/tudo-sobre-o-desperdicio-de-agua/5488/#

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Água: “CRISE”

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Toda água precisa ser tratada?

Qualidade depende da finalidade

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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ETA: Estação de Tratamento de Água

Principais objetivos:

i. A remoção de material particulado, bactérias e algas;

ii. Remoção da matéria orgânica dissolvida;

iii. Remoção ou destruição de organismos patogênicos.

Os processos envolvidos podem sofrervariações dependendo da fonte de água e dos

padrões de qualidade a serem alcançados.

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ETA: Esquema Simplificado

http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47

RepresaCaptação e

Bombeamento

CloraçãoFluoretação

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Após a captação, a água é bombeada com vazões controladas até as

estações de tratamento da água.

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

02-Captação e Bombeamento

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http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47Lima et al. Quim. Nova, Vol. 38, No. 3, 309-315, 2015

03-Pré-cloraçãoPré-Alcalinização

Coagulação

Pré-Cloração: adição de cloro assim que a água chega à estação para facilitar a retirada de matéria orgânica e metais e destruição de

micro-organismos.

Matéria Orgânica pode reagir com CLORO formando TRIHALOMETANOS (THM) CHX3 (X = Cl, Br).

SISTEMA NERVOSO CENTRAL, RINS, FÍGADO; CARCINOGÊNICOS, TERATOGÊNICOS E ABORTIVOS.

Não é recomendada!

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Coagulação

Pré-Alcalinização: Adição de cal (CaO) ou soda (NaOH) à água paraajustar o pH aos valores exigidos para as fases seguintes dotratamento (floculação).

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Coagulação

Ex.: Al2(SO4)3, sais de ferro (III), polímerosorgânicos;

Coagulação: adição de um COAGULANTE seguido de agitação violenta da água para

provocar a desestabilização das partículas de sujeira, facilitando sua agregação.

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

Os hidróxidos gelatinosos insolúveisformados vão encapsular as

partículas suspensas na água.

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CLARIFICAÇÃO:04-Floculação

05-Decantação06-Filtração

04-FLOCULAÇÃO: Em tanques menores, válvulas provocam uma suave

turbulência na água.

as partículas de sujeira desestabilizadas pela coagulação

colidem umas com as outras e vão se unindo, formando flocos maiores.

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05-DECANTAÇÃO: É um processo de separação física das partículas em suspensão, clarificando a água e reduzindo em grande porcentagem as impurezas.

Duração ~3h

Material sedimentado: LODO

Matéria orgânica, hidróxido de alumínio, impurezas.

ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE SÓLIDOS

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06-FILTRAÇÃO: A água passa por várias camadas filtrantes,

onde ficam retidas as partículas não decantadas e

substâncias solúveis (adsorção em carvão).

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07-DESINFECÇÃO:


Eliminação dos micro-organismos não eliminados nas etapas anteriores

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

Formação de TRIHALOMETANOS (THM)

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07-DESINFECÇÃO:


Cl2 Cl2(g) + 2H2O → HOCl + H3O+ + Cl-

HOCl + H2O H3O+ + OCl-

NaOCl e Ca(OCl)2

NaOCl + H2O HOCl + Na+ + OH-

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

Método confiável, simples e de baixo custo!

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07-DESINFECÇÃO:


FLUORETAÇÃO: etapa adicional para prevenção de cáries dentárias.

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

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ETA: etapas finais


Determinações físico-químicas e microbiológicas

para atestar a QUALIDADE da

água

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ETA: e o LODO ?


Encaminhado para a desidratação-estabilização química e microbiológica.

Secagem: pode ser realizada por evaporação em leitos, uso de filtros prensa, etc.

Onde pode ser reutilizado?

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Efluentes domésticos

http://www.cesama.com.br/pdf/A-Importancia-do-Tratamento-de-Esgoto.pdf

Gerados pelos uso de água de abastecimento nas atividades diárias

Composição:

99,9% água; 0,1% sólidos→Sólidos suspensos;→Sólidos dissolvidos;→Matéria orgânica;→Nutrientes –N, P;→Organismos patogênicos –vírus, bactérias, protozoários.

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Efluentes domésticos: PORQUE TRATAR?


O esgoto, sem tratamento, provoca dois efeitos negativos na água em que é lançado:

A água resultante pode ser reutilizada: indústria, agricultura, lançamento nos rios.

Diminuição do O2 dissolvido Aumento na emissão de CH4 e CO2

{CH2O} + O2(aq) → CO2(g) + H2O

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Efluentes domésticos: Como tratar? Decomposição da matéria orgânica antes do seu lançamento em corpos de água:

Tratamento Anaeróbio;

Tratamento Aeróbio;

Tratamento “Misto”.

Preliminar

Remoção de sólidos grosseiros e areia

Primário

Remoção de sólidos em suspensão

sedimentáveis, materiais flutuantes

(óleos e graxas) e parte da matéria orgânica em

suspensão

Secundário

Remoção de matéria orgânica dissolvida e da

matéria orgânica em suspensão não removida no

tratamento primário

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Efluentes domésticos: Tratamento PRELIMINAR


GRADE: remoção de sujeiras como

plásticos, sacolas, garrafas, etc.

CAIXA DE AREIA: remoção de areia.

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Efluentes domésticos: Tratamento PRIMÁRIO


Eficiência de remoção de sólidos em suspensão está

na ordem de 40 a 60%,

Decantador Primário

Sólidos sedimentáveisMatéria orgânica (suspensão)

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Efluentes domésticos: Tratamento SECUNDÁRIO

Lagoas de Estabilização

Sistemas de Lodo ativado

Tratamentos Anaeróbios

I. Lagoas facultativas;

II. Lagoas anaeróbicas – lagoas facultativas;

III.Lagoas aeradas facultativas;

IV. Lagoas aeradas de mistura completa-lagoa de decantação;

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I. Lagoas facultativas

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Vantagens: Simplicidade;

Não requer energia;

× Desvantagens: Pequeno volume; Elevado tempo;

Adequado a pequenas comunidades!

Alguns exemplos:Lodos ativados convencional;Com aeração prolongada;Com fluxo intermitente.

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Sistemas de Lodo ativado


O lodo é bombeado do fundo do decantador

secundário para a unidade de aeração.

No decantador primário éremovida parte da matériaorgânica, minimizando oscustos do tratamento.

Lodos ativados convencional

Boa eficiência; Curto tempo de retenção (6-8h);

Custo elevado.

Reator AERÓBIO

I. Sistema de fossa séptica – filtro anaeróbico: sistema muito utilizado no meio rural e em pequenas comunidades.

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Tratamentos Anaeróbios


Remove sólidos em suspensão que

sedimentam

Remoção da matéria orgânica

restante

Menos eficiente que processos aeróbicos.

A maior parte dos sistemas geram lodo em maior ou menorquantidade;

O tratamento desse lodo érealizado em digestores primários esecundários, onde na ausência deoxigênio o lodo é transformado emmatéria mineraliza, com baixa cargaorgânica e poucas bactérias;

Ocorre ainda a produção de gases;

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Efluentes domésticos: Tratamento do Lodo

E os subprodutos gerados?

Água de reuso

Biogás

Biossólidos

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Efluentes domésticos: qual método usar?

Escolha do método para tratamento depende de fatores como:

volume de esgoto bruto gerado;

volume de subprodutos gerados e qual sua

aplicação/destinação final;

tempo requerido para o tratamento do esgoto;

custo operacional;

investimento necessário para construir a ETE;

área ocupada pela ETE.

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Efluentes domésticos: ETE em Juiz de Fora


Tratamento Preliminar

Tratamento Primário

Tratamento Secundário

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS


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

Nascentes, C.C.; Costa, L.M. Apostila de Química Ambiental, UFMG, 2011.

Von Sperling, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. Editora UFMG, Belo Horizonte, 1996.

https://www.youtube.com/watch?v=f61JxBM8wrY

http://revistavivasaude.uol.com.br/bem-estar/tudo-sobre-o-desperdicio-de-agua/5488/#



https://www.youtube.com/watch?v=f61JxBM8wrY

http://revistavivasaude.uol.com.br/bem-estar/tudo-sobre-o-desperdicio-de-agua/5488/


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