Aula 4: Química das Águas

Parte 3a

Purificação de águas Tratamento de água para abastecimento

QUI 163 Química Ambiental (2018/1)

Departamento de Química – UFJF

www.ufjf.br/baccan

Náira da S. C. Almeida; Prof. Rafael Sousa

Abril, 2018

Água: Bem Vital Recapitulando...

IMPORTÂNCIA DA QUALIDADE DA ÁGUA

2 https://pt.dreamstime.com/ilustra%C3%A7%C3%A3o-stock-%C3%A1gua-e-corpo-humano-infographic-image72320071, acessado 03-04-18

DISCUSSÃO DA TAREFA...

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Aula passada...

Tratamento da água e 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

Água: “CRISE” e sociedade

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Água: “CRISE” e sociedade

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Toda água precisa ser tratada?

Qualidade depende da finalidade

Fontes de água para abastecimento: → Águas subterrâneas → Águas superficiais

Fontes Potáveis: processo de desinfecção Fontes não Potáveis: Estação de Tratamento de Água (ETA)

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ETA: Estação de Tratamento de Água

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 variações dependendo da fonte de água e dos padrões de qualidade a serem alcançados

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ETA: Esquema Simplificado

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Represa Captação e

Bombeamento

Cloração Fluoretação

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ETA: Etapas do Tratamento

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

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

03-Pré-cloração Pré-Alcalinização

Coagulação

Pré-Cloração: ETAPA EM, DESUSO. Adição de cloro assim que a água chega à estação para facilitar a retirada de matéria orgânica, 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...

Etapas do Tratamento - Clarificação

CLORAÇÃO não é recomendada NESTA FASE!

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03-Pré-cloração Pré-Alcalinização

Coagulação

Pré-Alcalinização: Adição de cal (CaO) ou “soda” à água para ajustar o pH aos valores exigidos para as fases seguintes do tratamento (coagulação e floculação)

Etapas do Tratamento - Clarificação

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Pré-Alcalinização Coagulação

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

orgânicos

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 insolúveis formados vão encapsular as partículas suspensas na água

Etapas do Tratamento - Clarificação

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CLARIFICAÇÃO: 04-Floculação

05-Decantação 06-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

Etapas do Tratamento - Clarificação

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CLARIFICAÇÃO: 04-Floculação

05-Decantação 06-Filtração

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

Etapas do Tratamento - Clarificação

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CLARIFICAÇÃO: 04-Floculação

05-Decantação 06-Filtração

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

onde ficam retidas as partículas não decantadas e

substâncias solúveis (adsorção em carvão)

Etapas do Tratamento - Clarificação

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07-DESINFECÇÃO: Cloração

Fluoretação

Eliminação dos micro-organismos não eliminados nas etapas anteriores

Processos:

Cl2 ou Solução de Hipoclorito Cloraminas Ozônio Radiação UV

A formação de THM deve ser evitada...

Etapas do Tratamento - Desinfecção

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07-DESINFECÇÃO: Cloração

Fluoretação

Cl2 Forma gasosa: desvantagens!

Cl2(g) + 2H2O → HOCl + H3O+ + Cl-

HOCl + H2O H3O+ + OCl-

NaOCl e Ca(OCl)2

Método confiável, seguro, simples e de baixo custo!

NaOCl + H2O HOCl + Na+ + OH-

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

Etapas do Tratamento - Desinfecção

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DINÂMICA DE SALA DE AULA:

Pesquisar e apresentar o princípio básico da desinfecção com: Cloraminas Ozônio Radiação UV

Etapas do Tratamento - Desinfecção

REGRAS: Divisão em grupos Usar livro texto e internet Tempo para pesquisa : 15 min Tempo para apresentação (lousa/ oral): 5 min

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07-DESINFECÇÃO: Cloração

Fluoretação

FLUORETAÇÃO: Etapa adicional para prevenção de cáries dentárias

Etapa considerada polêmica… e não é mais utilizada em alguns países

desenvolvidos como os europeus

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

Etapas do Tratamento - Desinfecção

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Determinações físico-químicas e

microbiológicas para atestar a QUALIDADE

da água

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Etapas do Tratamento – Monitoração!

VISUALIZANDO NA “PRÁTICA”

FILME CESAMA...

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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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- Fabricação de cimentos - Fabricação de tijolos - Cultivo de grama comercial - Compostagem - Construção civil, ...

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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.