TRATAMENTO DE ÁGUA

DISCIPLINA: PROCESSOS QUÍMICOS

PROCESSOS DE TRATAMENTO DE ÁGUA

INTRODUÇÃO

Nos últimos 500 milhões de anos o volume de água do planeta, estimado em , aproximadamente, 1.7 bilhão dekm3, pode ser considerado constante. E por que se fala tanto que a água é um recurso escasso?

Porém a escassez é da água disponível para consumo humano. De fato, o planeta tem muita água salgada, de 96,11% e pouca água doce, presa em geleiras, logos e rios e no subsolo, 2,75%.

Calcula-se que a cada 1000 L de água existentes no planta, apenas 6.15 L estejam potencialmente disponíveis para uso humano, incluindo uso agrícola, industrial e comercial.

A agricultura utiliza em torno de 70 % desta água doce disponível. A indústria utiliza 23%. Assim, apenas 8% da água disponível é destinada ao suprimento doméstico: beber, cozinhar, higiene etc. o que significa menos de 0,5 L a cada 1000 L

Isso sem levar em conta a poluição e a degradação crescente das fontes de água doce, superficiais e subterrâneas. Dessa maneira, a quantidade de água doce disponível se torna muita vezes menor.

Só nos últimos 15 anos a oferta de água limpa disponível/habitante diminuiu cerca de 40%.

Para atender à demanda crescente da produção de alimentos, por causa do aumento populacional, a ONU acredita que nos próximos anos o uso de água na agricultura tenha um aumento. Ocorrendo assim, a oferta de água de uso doméstico irá diminuir....

Estima-se que no prazo de 20 anos deverá ocorrer uma crise de disponibilidade de água, semelhante à crise do petróleo em 1973

O Brasil possui 12% da água doce do planeta, mas com distribuição não equitativa.

Um dos problemas mais sérios causados pelo mau uso da água é a poluição biológica, que acontece por causa da presenta de micro-organismos patogênicos, inclusive na água do mar utilizada com lazer. Várias doenças como a cólera e a febre tifoide, hepatite A são transmitidas pela água.

O tratamento e a desinfecção da água destinada ao abastecimento da população, bem como a coleta e tratamento do esgoto (efluente) são medidas ligadas ao aumento da expectativa de vida humana moderna. Mas considerando que 4 bilhões de pessoas em todo o mundo ainda sofra com escassez de água potável e que quase 3 bilhões de pessoas vivem em áreas sem coleta ou tratamento de esgoto.

Só no Brasil estima-se que entre 80% e 90% das internações hospitalares ocorrem devido a doenças transmitidas pela água.

Devido às diferentes e particulares condições climáticas presentes em nosso planeta a água pode ser encontrada, na natureza, em vários estados: sólido, líquido e gasoso. O constante processo de mudança de estado da água na natureza é chamada de ciclo hidrológico ou ciclo da água. O esquema do ciclo hidrológico está apresentado na Figura 1

Figura 1. Fonte: CNEN, 1996 . ciclo hidrológico

No ciclo da água o sol tem papel fundamental, pois faz evaporar, através das radiações solares, a água dos rios, dos lagos, dos oceanos e de todos os seres vivos.

Com a evaporação, formam-se as nuvens e das nuvens as águas retornam na forma de precipitação (chuva), trazendo gás carbônico, nitrogênio e outras substâncias fundamentais à vida dos seres vivos.

Ao atingir o solo, uma parte infiltra-se no mesmo, promovendo a recarga das reservas freáticas e a reidratação do solo ou seja, dos depósitos de água disponível para a vegetação terrestre e para as atividades biológicas; outra parte escoa para os rios, lagos e oceanos.

A água acumulada por efeito da infiltração, em parte retorna à superfície na forma de nascentes e outra parte é restituída à atmosfera por meio da evapotranspiração.

A vegetação tem a importante função de acelerar o processo de evaporação através da transpiração das superfícies das folhas repondo o vapor d’água na atmosfera; de contribuir em parte para o equilíbrio do clima e da própria atmosfera, e também para a prevenção dos fenômenos de erosão provocados pela ação mecânica da água sobre o solo.

A DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA NO MUNDO

Planeta Terra

Apesar de morarmos em um planeta que é composto em sua maior parte por água, sofremos com a escassez. Afinal, apenas cerca de 1% de toda a água do mundo está disponível para consumo. Veja os números:A Terra possui 75% de sua superfície coberta por Água, onde:

- 97,5% são de água salgada, não potável;

- 1.97% é de água doce, na forma de geleiras (não disponíveis ao consumo humano); - 0,51% é de água doce subterrânea, na forma de vapor (não disponível para uso imediato);

- 0,006% é de água doce disponível para consumo em rios e lagos, nos quais grande parte já se encontra poluída;

- 0,001% é de água existente na atmosfera. (Fonte: Universidade da Água)

Há setores no planeta que utilizam mais água que outros como mostra a Figura 2.

Figura 2. Distribuição dos Recursos Hídricos no Mundo

TRATAMENTO DE ÁGUA

O tratamento da água é considerado de grande importância em toda e qualquer localidade, pois é depois de ser tratada é que podemos consumi-la de forma saudável, existem ainda outros processos que também fazem com a água se torne potável e não cause danos à saúde humana, animal e também a vegetal, cada um processo de tratamento ou limpeza da água varia de acordo com como a água se encontra e qual destino ela terá. Veja abaixo alguns exemplos de tratamento da água

As estações de tratamento de água (ETAs) da Sabesp funcionam como verdadeiras fábricas para produzir água potável. Das 213 estações: 28 abastecem a Região Metropolitana de São Paulo, e as outras 185 fornecem água aos municípios do interior e litoral do Estado.

Atualmente, são tratados 105 mil litros de água por segundo. É um número bem expressivo, mas que ainda pode aumentar. Projetos de extensão e melhorias dos sistemas de abastecimento estão em andamento, conforme projetos da Sabesp.

A Estação de tratamento de água ou também abreviado como ETA é um local em que realiza a purificação da água captada de alguma fonte para torná-la própria para o consumo e assim utilizá-la para abastecer uma determinada população. A captação da água bruta é feita em rios ou represas que possam suprir a demanda por água da população e das indústrias abastecidas levando em conta o ritmo de crescimento. Antes que vá para o sistema de distribuição de água através de adutoras, passa por um processo de tratamento com várias etapas O processo convencional de tratamento de água é dividido em fases. Em cada uma delas existe um rígido controle de dosagem de produtos químicos e acompanhamento dos padrões de qualidade.

ETAPAS DO PROCESSO DE TRATAMENTO DE ÁGUA PARA CONSUMO DA POPULAÇÃO

Pré-cloração – Primeiro, o cloro é adicionado assim que a água chega à estação. Isso facilita a retirada de matéria orgânica e metais.

Pré-alcalinização – Depois do cloro, a água recebe cal ou soda, que servem para ajustar o pH* aos valores exigidos nas fases seguintes do tratamento.

*Fator pH –O índice pH refere-se à água ser um ácido, uma base, ou nenhum deles (neutra). Um pH de 7 é neutro; um pH abaixo de 7 é ácido e um pH acima de 7 é básico ou alcalino. Para o consumo humano, recomenda-se um pH entre 6,0 e 9,5.

Coagulação – Nesta fase, é adicionado sulfato de alumínio, cloreto férrico ou outro coagulante, seguido de uma agitação violenta da água. Assim, as partículas de sujeira ficam eletricamente desestabilizadas e mais fáceis de agregar.

Floculação – Após a coagulação, há uma mistura lenta da água, que serve para provocar a formação de flocos com as partículas.

Decantação – Neste processo, a água passa por grandes tanques para separar os flocos de sujeira formados na etapa anterior.

Filtração – Logo depois, a água atravessa tanques formados por pedras, areia e carvão antracito. Eles são responsáveis por reter a sujeira que restou da fase de decantação.

Pós-alcalinização – Em seguida, é feita a correção final do pH da água, para evitar a corrosão ou incrustação das tubulações.

Desinfecção – É feita uma última adição de cloro no líquido antes de sua saída da Estação de Tratamento. Ela garante que a água fornecida chegue isenta de bactérias e vírus até a casa do consumidor.

Fluoretação – O flúor também é adicionado à agua. A substância ajuda a prevenir cáries

A seguir é apresentada na Figura 3 uma das etapas do processo de tratamento de água e na Figura 4, a vista aérea da ETA de Guaraú

Figura 3. Estação de tratamento de água

Os Estágios do tratamento de água estão apresentados em forma de diagrama conforme a Figura 5.

Figura 5. Esquema das etapas de tratamento de água

ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO (EFLUENTE) – ETE

ETE - Estação de Tratamento de Esgoto é a unidade operacional do sistema de esgotamento sanitário que através de processos físicos, químicos ou biológicos removem as cargas poluentes do esgoto, devolvendo ao ambiente o produto final, efluente tratado, em conformidade com os padrões exigidos pela legislação ambiental.

Esgoto, efluente ou águas servidas são todos os resíduos líquidos provenientes de indústrias e domicílios e que necessitam de tratamento adequado para que sejam removidas as impurezas e assim possam ser devolvidos à natureza sem causar danos ambientais e à saúde humana.

Geralmente a própria natureza possui a capacidade de decompor a matéria orgânica presente nos rios, lagos e no mar. No entanto, no caso dos efluentes essa matéria é em grande quantidade exigindo um tratamento mais eficaz em uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) que, basicamente, reproduz a ação da natureza de maneira mais rápida.

Importante destacar que o tratamento dos efluentes pode variar muito dependendo do tipo de efluente tratado e da classificação do corpo de água que irá receber esse efluente, de acordo com a Resolução CONAMA 20/86. Quanto ao tipo, o esgoto industrial costuma ser mais difícil e caro de tratar devido à grande quantidade de produtos químicos presentes.

Quanto à classificação, o efluente deve ser devolvido ao rio tão limpo ou mais limpo do ele próprio, de forma que não altere suas características físicas, químicas e biológicas. Em alguns casos, como por exemplo, quando a bacia hidrográfica está classificada como sendo de classe especial, nenhum tipo de efluente pode ser jogado ali, mesmo que tratado. Isso porque esse tipo de classe se refere aos corpos de água usados para abastecimento.

Pode-se então, separar o tratamento de esgoto domiciliar em 4 níveis básicos: nível preliminar, tratamento primário e tratamento secundário que tem quase a mesma função, e tratamento terciário ou pós-tratamento. Cada um deles têm, respectivamente, o objetivo de remover os sólidos suspensos (lixo,

areia), remover os sólidos dissolvidos, a matéria orgânica, e os nutrientes e organismos patogênicos (causadores de doenças).

Figura 6. ETE de São Miguel SP SISTEMA DE LODO ATIVADO

É um processo biológico onde o esgoto afluente, na presença de oxigênio dissolvido, agitação mecânica e pelo crescimento e atuação de microorganismos específicos, forma flocos denominados lodo ativado ou lodo biológico. Essa fase do tratamento objetiva a remoção de matéria orgânica biodegradável presente nos esgotos. Após essa etapa, a fase sólida é separada da fase líquida em outra unidade operacional denominada decantador. O lodo ativado separado retorna para o processo ou é retirado para tratamento específico ou destino final.

Este processo de tratamento de esgotos apresenta vantagens e desvantagens: Vantagens

- exige pouca área para implantação; - maior eficiência no tratamento; - maior flexibilidade de operação; Desvantagens

- custo operacional elevado; - controle laboratorial diário; - operação mais delicada.

ETAPAS DO PROCESSO DA ETE- tratamento de efluente ( esgoto)

PRÉ-TRATAMENTO

GRADE GROSSEIRA: Retenção dos materiais de grandes dimensões, como latas, madeiras, papelão, etc. .

ELEVATÓRIA DE ESGOTO BRUTO: Recalque dos esgotos para o canal das grades médias. GRADE MÉDIA: Remoção de materiais, como trapos, estopas, papéis, etc.

CAIXA DE AREIA: Remoção da areia contida no esgoto, que, depois de sedimentada, vai para o classificador de areia.

FASE LÍQUIDA

DECANTADOR PRIMÁRIO: Remoção do resíduo sedimentável dos esgotos, gorduras e óleos flutuantes. Estes materiais, após serem recolhidos por pontes raspadoras, são bombeados para os digestores. TANQUE DE AERAÇÃO: O efluente do decantador primário passa para o tanque de aeração. Combinando-se a agitação do esgoto com a injeção de ar, desenvolve-se, no tanque de aeração, uma massa líquida de microorganismos denominada "lodos ativados". Estes microorganismos alimentam-se de matéria orgânica, contidos no efluente do decantador primário, e se proliferam na presença do oxigênio.

DECANTADOR SECUNDÁRIO: Remoção dos sólidos (flocos de lodo ativado), que, ao sedimentarem no fundo do tanque são raspados para um poço central, retornando para o tanque de aeração. A parte líquida vertente do decantador é destinada ao Rio.

FASE SÓLIDA

ELEVATÓRIA DE RETORNO DE LODO: O lodo ativado, recolhido no decantador secundário por pontes removedoras de lodo, é encaminhado a bombas, retornando aos tanques de aeração e o excesso do lodo ao decantador primário .

ELEVATÓRIA DE LODO PRIMÁRIO: Recalque do lodo gradeado para o interior dos adensadores de gravidade e digestores.

RETIRADA DO SOBRENADANTE: Os adensadores e digestores são equipados com válvulas para a retirada do sobrenadante (líquido que se separa do lodo digerido), que retorna ao início do processo.

ADENSADORES DE GRAVIDADE: Equipado com um removedor mecanizado de lodo e escuma, de tração central. O efluente é coletado em um canal periférico e enviado para um sistema de coleta de efluentes da fase sólida.

DIGESTORES: O lodo removido durante o processo de tratamento é enviado aos digestores. São grandes tanques de concreto hermeticamente fechados, onde, através do processo de fermentação, na ausência de oxigênio (processo anaeróbico), se processará a transformação de lodo em matéria altamente mineralizada, com carga orgânica reduzida e diminuição de bactérias patogínicas.

SECADOR TÉRMICO: Retira a água do lodo proveniente dos digestores, elevando seu teor de sólidos até o mínimo de 33%, seguindo para os silos e com destino para agricultura ou aterro sanitário.