UFJF L/O/G/O Química Ambiental · Público e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo...

L/O/G/O Química Ambiental

Química das Águas - Parte 3 Purificação de águas

- Tratamento de água para abastecimento

- Tratamento de esgoto

Agatha Lopes

2° semestre 2016

Departamento de Química – UFJF

www.themegallery.com

Art. 225. Todos têm direito ao meioambiente ecologicamente equilibrado, bemde uso comum do povo e essencial à sadiaqualidade de vida, impondo-se ao PoderPúblico e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo para os presentes e asfuturas gerações

A Constituição Federal de 1988 dispõe:

2


Água potável

70% (38% em 1990)94% da população

98% (92% em 1990)

De acordo com o relatório da Unicef em 2015:

Uma em cada três pessoas no mundo – cerca de2,4 bilhões de indivíduos – ainda não têm acesso aserviços de saneamento básico e água potável.

3


Brasil possui 12% da reserva hídricado planeta, com os maiores recursossuperficiais (Bacias hidrográficas doAmazonas e Paraná) e subterrâneos(Bacias Sedimentares do Paraná,Piauí, Maranhão).

As águas utilizadas para consumohumano e para as atividadessocioeconômicas são retiradas derios, lagos, represas e aquíferos.

4


EscassezDesperdício Abundância

Imagens: http://turmadamonica.uol.com.br/

REAPROVEITAMENTOTratamento de águaTratamento de esgotoREUSO

A CRISE DA ÁGUA

5


Depende da finalidade para qual a água se destina.

Substituir parte da água potável para destinos com padrões menos restritivos, por uma de qualidade inferior.- Urbano - Industrial- Agrícola - Recreação

Toda água deve ser tratada?

6


Água para abastecimento - Fontes

Águas superficiaisLagos, rios, riachos.Mais expostas à poluição

Fontes não PotáveisEstação de Tratamento de Água

Águas subterrâneas: AquíferosPoços, minas, ...

Fontes Potáveis Desinfecção

7


Estação de Tratamento de Água (ETA)

Principais objetivos:

• A remoção de material particulado, bactérias e algas;

• Remoção da matéria orgânica dissolvida;

• Remoção ou destruição de organismos patogênicos.

Os processos envolvidos podem sofrer variaçõesdependendo da fonte de água e dos padrões de qualidade aserem alcançados.

8


ETA - Esquema simplificado

Imagens: http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Agua/Agua7.php9


Etapas do tratamento da água

Captação e bombeamento

A água passa por um sistema de grades que impede aentrada de elementos macroscópicos, como folhas, galhos eoutros detritos.

Após a captação, a água é bombeada com vazões controladasaté as estações de tratamento da água.

10


• Cloração: a presença do cloro deixa os metais menossolúveis e destrói partes dos microrganismos.

– A pré-cloração hoje está sendo evitada, pois o cloro reage comsubstâncias orgânicas presentes na água produzindotrialometanos (THM): CHX3 (X = cloro, bromo).

– Os THM não são removidos da água através do tratamentoconvencional.

Deve-se assegurar que a matéria orgânica esteja ausente da águaque vai ser submetida à cloração !

• Alcalinização: adição de hidróxido de sódio para adequaro valor de pH para as fases seguintes do tratamento.

Pré-tratamento

11


Adição de um coagulante, geralmente sulfato de alumínio,seguido de uma agitação violenta da água para provocar adesestabilização das partículas de sujeira, facilitando suaagregação.

Coagulação

Os hidróxidos gelatinososinsolúveis formados vãoencapsular as partículassuspensas na água.

12


Floculação

Em tanques menores, válvulas provocam uma suaveturbulência na água.

as partículas de sujeira desestabilizadas pela coagulaçãocolidem umas com as outras e vão se unindo, formando flocosmaiores.

A floculação ocorre em um tempo muito maior do que a coagulação.

13


Decantação

É um processo de separação física das partículas emsuspensão, clarificando a água e reduzindo em grandeporcentagem as impurezas.

Processo dura cerca de 3 h

O material sedimentadoconstitui o lodo, ondepredominam matéria orgânica,hidróxido de alumínio eimpurezas diversas.

Estação de tratamento desólidos

14


Filtração

Na filtração, a água passapor várias camadasfiltrantes onde ocorre aretenção das impurezas nãoretidas pelos decantadores.

A água da superfície dodecantador é recolhida porcanaletas e levada adezenas de filtrosverticais: a água entra porcima deles e sai por baixo

15


Para garantir a qualidade da água, após a clarificação éfeita a desinfecção.

O método mais econômico e usual para a desinfecção daágua em sistemas públicos é a cloração.

Clarificação. Nesta fase, todas aspartículas de impurezas sãoremovidas deixando a águalímpida.

Mas ainda não está prontapara ser usada.

16


Desinfecção - Cloração

Usado para destruição de microorganismos presentes naágua, que não foram retidos nas etapas anteriores.

O cloro é aplicado em forma de gás ou em soluções dehipoclorito.

O gás cloro reage quase completamente com a águaformando o ácido hipocloroso.

Em pH mais alcalinos, o ácido hipocloroso se dissocia

17


É um método confiável, de relativo baixo custo, simplicidadeoperacional.

O excesso no tratamento favorece a biossegurança notransporte e armazenamento da água tratada.

O composto de maior preocupação que pode ser formado quando usa a desinfecção com cloro é o CHCl3: clorofórmio

Produto da reação do HOCl com matéria orgânica.18


Fluoretação

A aplicação do flúor pode uma etapa adicional, e tem comofunção de colaborar para redução da incidência da cáriedentária.

O flúor é aplicado na água usando como produtosfluorsilicato de sódio ou ácido fluorsilícico.

19


Etapas finais

Análises físico-químicas emicrobiológicas para atestar aqualidade da água. Reservatório Distribuição

Portaria n° 2914 do Ministério daSaúde, de 12 de dezembro de 2011.

20


Encaminhado para a desidratação - estabilização química emicrobiológica.A secagem pode ser feita de várias formas: evaporação em leitos,

uso de filtros (tipo prensa), etc.

Lodo (decantação) - Linha SÓLIDA

Após tratado é transportado para umdestino final adequado.

21


Resíduos líquidos gerados por fonte poluidoras e lançadas narede coletora de esgoto ou corpos receptores através decanalizações, bem como por outro dispositivo de transporte.

Efluentes

Os poluentes atingem o corpo d’agua distribuídos ao longo de parte de sua extensão.

Os poluentes atingem o corpo d’agua de forma

concentrada.

Apenas 39% dos esgotos são tratados

48,6% da população tem acesso à coleta de esgoto

22


A constituição dos esgotos domésticos é:

99,9% Água e 0,1% Sólidos• sólidos suspensos,

• sólidos dissolvidos,

• matéria orgânica,

• nutrientes (N, P),

• organismos patogênicos (vírus, bactérias)

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

• Diminuição do O2 dissolvido

• Aumento na emissão de CH4 e CO2

23

Quanto pior a qualidade da água bruta recolhida na fonte, maior será o esforço para o tratamento da água.


Possibilidades para tratamento

Decomposição da matéria orgânica antes do seulançamento em corpos de água.

1) Tratamentos aeróbios2) Tratamentos anaeróbios3) Tratamento “misto”

O esgoto deve ser tratado em local apropriadoEstações de Tratamento de Efluentes – ETE

A água resultante pode serreutilizada em processos industriaisou lançada nos rios.

24


Tratamento Preliminar

Remoção de sólidos grosseiros e areia;

Remoção de sólidos em suspensão sedimentáveis, materiais flutuantes (óleos) e parte da matéria orgânica em suspensão

Remoção de matériaorgânica dissolvida e damatéria orgânica emsuspensão não removidano tratamento primário

Tratamento Primário

Tratamento Secundário

25

www.themegallery.com26

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



Proteção• unidades subsequentes;• bombas e tubulações;• corpos receptores.

• evitar abrasão e obstrução nas bombas e tubulações;

• facilitar o transporte do líquido.


27

• Evitar a sobrecarrega dos tanques




Sólidos sedimentáveisMatéria orgânica (suspensão)


Remoção de 40 a 60% dos sólidos em suspensão. Eliminação de 30 a 40% da DBO.

Decantador

28



DEGRADAÇÃO BIOLÓGICA Lançamentoem rios


Diferentes processos: Decomposição aeróbia e/ou anaeróbia

geração de outros gases como metano (CH4) e gás sulfídrico (H2S). Anaeróbios

“Remoção” - Lagoas de Estabilização - Matéria orgânica dissolvida- Matéria orgânica ainda em suspensão

29

Aeróbios


Lagoas facultativa

Depende de fenômenos puramente naturais.

Na respiração as bactérias consomem O2 e produzem CO2,que por sua vez é consumido pelas algas no processo defotossíntese, produzindo então O2.

As condições aeróbias são mantidas nas camadassuperiores das águas, enquanto as condições anaeróbiaspredominam em camadas próximas ao fundo da lagoa.

Adequadas: pequenas comunidades

30


Lagoas aerada facultativa

O oxigênio é fornecido por aeradores mecânicos.

Os microrganismos multipliquem-se e alimentem-se dematerial orgânico, formando o lodo e diminuindo assim acarga poluidora do esgoto.

Exige tempo e área menor Consumo de energia.

Solução para lagoas facultativas que operam de formasaturada e não possuem área suficiente para sua expansão

31


Lagoa anaeróbica – lagoa facultativa

Lagoas anaeróbias possui maior profundidade, com umasuperfície pequena (em comparação).

O consumo de O2 é maior que a sua produção. O mecanismo anaeróbio predomina.

Adequado para efluentes com alto teor orgânico(matadouros), não se aplica aos esgotos domésticos.

Eficiência e custo superior.

32


Lagoa aerada – Lagoa de decantação

O efluente que sai de uma lagoa aerada ainda possui umagrande quantidade de sólidos suspensos.

Nos decantadores secundários, o sólido restante vai para ofundo e a parte líquida já está sem 90% das impurezas.

Gera grande quantidade de lodo, o que requer umtratamento posterior

33

www.themegallery.com34

Processo de lodos ativados

Lodos ativados convencionalO lodo é bombeado do fundo do decantador secundário para aunidade de aeração.

No decantador primário é removida parte damatéria orgânica, minimizando os custos do tratamento.


Lodos ativados de aeração prolongadaO lodo do decantador secundário permanece tempo suficiente no reator para que ocorra a estabilização.

35

Sem decantador primário

Lodos ativados com fluxo intermitenteA decantação primária, oxidação biológica e decantação secundária ocorrem em um único tanque, de forma sequencial


Processo de lodos ativados

O lodo torne-se mais concentrado através daseparação de uma parte da água presente.

36


Digestores: microrganismos anaeróbicos degradam a matéria orgânica restante:

forma gás metano e água,

promove a estabilização do lodo,

sem odores desagradáveis.

Secagem - Filtros prensa: equipamento mecânico que desidrata o lodo, através de várias placas com telas filtrantes preenchidas por lodo.

37


Água de reuso:Irrigação de áreas cultiváveis, uso comercial e domiciliarcomo água não potável, reuso industrial, uso na construçãocivil, reincorporação nos corpos d’água.

Biossólidos:Disposição em aterros sanitários, incineração, uso comofertilizante orgânico, recuperação de solos degradados,reaproveitamento industrial (fabricação de tijolos ecerâmicas, produção de cimento).

Biogás:Geração de energia elétrica, energia térmica.

Subprodutos Gerados

38


Considerações Finais

A escolha do melhor sistema/método detratamento varia em função de fatores como:

– volume de esgoto bruto gerado;

– volume de subprodutos gerados e qual suaaplicação/destinação final;

– tempo requerido para o tratamento do esgoto;

– custo operacional;

– investimento necessário para construir a ETE;

– área ocupada pela ETE.

39


Referências Bibliográficas

• BRASIL. Constituição (1988). Constituição da República Federativa do Brasil. Brasília, DF, Senado, 1988.

• Nascentes, C. C.; Costa, L. M. “Química Ambiental”, Universidade Federal de Minas Gerais, 2011.

• LAPORTA, P.. Um terço da população mundial não tem acesso a água tratada, diz ONU. Publicado em 3 de julho de 2015. Disponível em: http://g1.globo.com/economia/crise-da-agua/noticia/2015/07/um-terco-da-populacao-mundial-nao-tem-acesso-agua-tratada-diz-onu.html. Acesso em 14 de setembro de 2016.

• VON SPERLING, M.. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. 3.ed. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental; Universidade Federal de Minas Gerais; 2005

• Fraceto L.F, Rosa A.H, Carlos V.M (2012). Meio ambiente e sustentabilidade. Editora Bookman.

40

UFJF L/O/G/O Química Ambiental · Público e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo...

Documents

Transcript of UFJF L/O/G/O Química Ambiental · Público e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo...