Professora Rosineide Miranda Leão
Departamento de Engenharia Civil
594X - STAE
Sistema de Tratamento de Água e Esgoto
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Desinfeção e
fluoretação
Sumário
• Desinfecção
• Definição
• Principais características dos agentes desinfetantes
• Principais agentes desinfetantes
• Unidades de desinfecção
• Uso do Cloro
• Fluoretação
• Exemplo de dimensionamento
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Desinfeção
Definição
Consiste na eliminação dos microrganismos, principalmente os patogénicos (transmissores de doenças), através de um processo de oxidação, a fim de garantir a qualidade bacteriológica da água.
O processo de oxidação mais utilizado é a cloração, adicionando-se cloro (de preferência dióxido de cloro em vez de cloro gasoso ou de hipoclorito de sódio, que podem reagir com a matéria orgânica existente na água, produzindo compostos químicos organoclorados perigosos (trihalometanos, como o tetracloreto de carbono - CHCI3).
Assim, deve-se ter cuidado quando a água é captada em locais com muita matéria orgânica, porque a adição de cloro pode provocar a formação de compostos tóxicos, que dificilmente poderão ser eliminados posteriormente.
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Principais características de um agente desinfetante
• Atividade antimicrobiana;
• Solubilidade
• Estabilidade
• Ausência de combinação com material orgânico estranho;
• Apresentar toxicidade para os microrganismos em temperatura ambiente;
• Ausência de poderes corrosivos;
• Disponibilidade.
Agentes desinfetantes
• Agentes físicos:
• Temperatura;
• Radiação;
• Filtração.
• Agentes químicos
• Fenóis;
• Alcoóis;
• Halogênios;
• Metais pesados;
• Ácidos e bases.
Porém, nenhum deles garante um efeito residual como o cloro, que proteja a água de posteriores
contaminações, por isso não devem substituir o cloro.
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Principais agentes desinfetantes
• Cloro (Cloro gasoso (Cl2), Hipoclorito de Sódio (NaClO) e Hipoclorito de Cálcio (Ca (ClO)2) ;
• Cloraminas;
• Dióxido de cloro;
• Ozônio;
• Radiação Ultra violeta.
Uso do Cloro
O cloro é um antiséptico poderoso e persistente.
A ação antiséptica do cloro é consequência da existência das espécies químicas HCIO e CIO-, que são verdadeiros desinfectantes e constituem o chamado "cloro livre" da água:
CI2 (g) + H2O(I) HCIO (aq) + H+(aq) + CI- (aq)
HCIO(aq) CIO-(aq) + H+(aq)
A destruição dos microrganismos patogénicos, por adição de cloro à água, pode ser realizada:
à entrada do processo (câmara de mistura rápida) - pré-cloração (pré-oxidação);
no final do processo (reservatório) –
pós-cloração (pós-oxidação);
à entrada e no final – supercloração
(super-oxidação).
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Mínima após a desinfecção: 0,5 mg/l
Mínima na rede de distribuição: 0,2 mg/l
Máxima na rede de distribuição: 2,0 mg/l
Concentrações de cloro residual livre
Para manter um nível residual de cloro, pode ser adicionado à água dióxido de enxofre no final do tratamento, que se combina com o excesso de cloro, e solução aquosa de amoníaco, que evitando a evaporação do cloro dissolvido.
Cloro como agente oxidante e desinfetante
Aplicação Dosagem típica pH ótimo Tempo de Reação
Efetividade Oxidação de
ferro
0,62 mg/mg Fe 7,0 < 1,0 hora Bom Oxidação de
manganês
0,77 mg/mg Mn 7,5 a 8,5 9,5
1 a 3 horas Minutos
Razoável, função do
pH Controle de
biofilmes
1 mg/l a 2 mg/l 6,0 a 8,0 Não Disponível
Bom Controle de
gosto e odor
Variável 6,0 a 8,0 Variável Variável Remoção de cor Variável 4,0 a 7,0 Minutos Bom
A quantidade de cloro a adicionar depende das características da água e do tempo de contato entre o cloro e a água.
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Fluoretação
Fluoretação
TEMPERATURA MÉDIA ANUAL
DAS MÁXIMAS DIÁRIAS (C)
LIMITES
RECOMENDADOS DE FLUORETO (mg/l)
INFERIOR ÓTIMO SUPERIOR
10 - 12,1 0,9 1,2 1,7
12,2 - 14,6 0,8 1,1 1,5
14,7 - 17,7 0,8 1,0 1,3
17,8 - 21,4 0,7 0,9 1,2
21,5 - 26,3 0,7 0,8 1,0
26,4 - 32,5 0,6 0,7 0,8
Concentrações de fluoreto recomendáveis em águas de abastecimento:
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Fluoretação
Aplicação de fluoreto em águas de abastecimento
• Fluoreto de Sódio (NaF);
• Fluoreto de Cálcio (CaF2);
• Fluossilicato de sódio (Na2SiF6);
• Ácido Fluossilícico (H2SiF6).
Dimensionamento de sistemas de desinfecção e fluoretação
• Vazão: 1,0 m3/s
• Dosagem mínima de cloro: 0,8 mg/l
• Dosagem média de cloro: 1,5 mg/l
• Dosagem máxima de cloro: 2,5 mg/l
• Dosagem de flúor na água final: 0,9 mg/l
• Tempo de contato: 30 minutos
• Profundidade da lâmina líquida=3,5 m
• Comprimento três vezes a largura
.
23
. L B
B
A
S
19
Dimensionamento de sistemas de desinfecção e fluoretação
• 1. Cálculo do volume do tanque de contato
3 3
h
o l
Q θ. 1 0, m / s . 3 0 m i n . 6 0 s / m i n 1 . 8 0 0 m
V = = =
• 2. Definição da geometria do tanque de contato
3 2
5 1 5 5
, 3 8 0 0 .
1 m
m m H
AS Vol
m B
B B A
B L
B A
S S
0 , 13
3 515
3
3 .
2 2
2
m 5 , 3 H
m 0 , 40 L
m 0 , 13 B
=
=
=
(não existe mais a vinculação com largura de decantador)
Q = 1,0 m3/s
ɵh = 30 mim . 60 s/mim
Q = 1.800 m3 h = 3,5 m
m L
L L
B A
S40
. 0 , 13 515
.
Dimensionamento de sistemas de desinfecção e fluoretação
• 2. Definição da geometria do tanque de contato
13,0 m 40,0 m
3,5 m 3,5 m
L
B
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Dimensionamento de sistemas de desinfecção e fluoretação
• 3. Cálculo do consumo diário de cloro:
t C Q
M a s s a . .
dia kg
kg g
m g dia
Massa
mínimam 69 , 12 / 1000
/ 8 , . 0 400
.
86
3 3
d ia k g
M a s s a
m é d i a 1 2 9 , 6 /
d ia k g
M a s s a
m á x i m a 2 1 6 /
• 4. Dimensionamento do sistema de estoque:
k g d ia s
d ia k g
M a s s a 2 1 6 / . 2 0 4 . 3 2 0
Será admitida uma autonomia de 20 dias.
C mínima = 0,8 g/m3 C média= 1,5 g/m3 C máxima = 2,5 g/m3 Dosagem de cloro
Dimensionamento de sistemas de desinfecção e fluoretação
• 5. Consumo de hipoclorito de sódio
Concentração da solução: 12,0% em peso como Cl2 Massa específica da solução: 1.220 kg/m3
solução solução
produto
M
kg M
M 4 . 320
12 ,
0 M so lu ç ã o 3 6 . 0 0 0 k g
3 3 29 , 5
/ 220
. 1
000 .
36 m
m kg
M kg V
solução solução
olume
) (
0 ,
3 0 m 3 A d o ta d o
V o lu m e
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Dimensionamento de sistemas de desinfecção e fluoretação
• 7. Cálculo da massa de ácido fluossilícico:
Mol H2SiF6=144 g
Massa de F por mol de H2SiF6=114g
dia g kg
g
Massa kg 98 , 22 /
114
144 . 76 ,
77
• 6. Dimensionamento do sistema de fluoretação:
H = 1 Si= 28
F= 19
