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Química das Águas (Parte 3a)
Purificação das águas: tratamento de água para
abastecimento
Estagiário: Felipe Dias dos Reis
Universidade Federal de Juiz de ForaInstituto de Ciências Exatas – Departamento de Química
Química Ambiental (2017/2)
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Em aulas anteriores
A água é um recurso natural de valor agregado
Fontes (distribuição):
Formas mais acessíveis: Minas naturais; Poços; Lagos; Rios.
Figura: http://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/a-distribuicao-agua-no-planeta.htm#,acessado em 27/08/17
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Consumo de água
De forma direta ou indireta, a água é utilizada emdiversas atividades humanas
Produção das garrafas: consome de 6 a 7 vezes o volume de água contida nela
http://blog.waycarbon.com/2014/01/o-consumo-de-agua-na-producao-de-agua/, acesso em 27/08/17
http://agenciabrasil.ebc.com.br/geral/noticia/2017-03/producao-de-alimentos-e-ate-de-celular-pode-reduzir-reservas-de-agua-alerta,acesso em 28/07/17
Produção de 1 maçã: consome cerca de 125 L de água
Produção de 1 kg de carne bovina: consome cerca de 15.000 L de água
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Consumo de água
Laboratórios também representam um elevado consumo
http://www.ct.ufrgs.br/leamet/gestao/FIEMA2012_Destiladores.pdf, acesso em 27/08/17
Para produção de 1 L de água destilada, cerca de 25 L de água de abastecimento são desperdiçados
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Consumo versus disponibilidade
CONSUMO DISPONIBILIDADE
Onde vamos parar?
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Contaminações
Água doce acessívelestá susceptível acontaminações!!!
http://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/a-distribuicao-agua-no-planeta.htm#,acessado em 27/08/17
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Fontes de água potável
ÁGUAS SUPERFICIAIS
Aquelas que se acumulam na superfície, podendo formar rios, lagos, pântanos, etc
Mais fácil acesso Muito susceptíveis à contaminação Devido ao fácil acesso, é mais fácil de tratar
7http://www.pensamentoverde.com.br/meio-ambiente/o-que-sao-aguas-superficiais/
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Fontes de água potável
ÁGUAS SUBTERRÂNEAS
Aquelas que ocorrem abaixo da superfície daTerra, preenchendo os poros intergranulares derochas sedimentares ou fraturas, falhas efissuras de rochas compactas
8http://www.abas.org/educacao.php
Acesso mais difícil Um pouco mais protegidas contra contaminações Grande dificuldade no tratamento
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Contaminações
Esgoto doméstico
Resíduos industriais
9http://portalregiaooeste.com.br/esgoto-nao-canalizado-em-osasco-encheria-7-piscinas-olimpicas-por-dia/http://g1.globo.com/sp/piracicaba-regiao/noticia/2014/06/pcj-propoe-uso-intercalado-de-agua-na-industria-agricultura-e-area-urbana.html
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Contaminações
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Em aulas anteriores
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Água para abastecimento:
Oxigênio dissolvido Coliformes fecais pH Demanda bioquímica de oxigênio Nitratos Fosfatos Variação na temperatura Turbidez Resíduos totais
Índice de Qualidade das Águas(IQA)
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Saneamento básico no Brasil
12http://www.tratabrasil.org.br/saneamento-no-brasil
83% são atendidos com abastecimento de água tratada
Mais de 35 milhões de brasileiros não sãoabastecidos com água tratada!
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Saneamento básico no Brasil
13http://www.tratabrasil.org.br/saneamento-no-brasil
50% tem acesso à coleta de esgoto
Mais de 100 milhões de brasileiros não têmacesso a esse serviço!
Somente 43% dos esgotos coletados são tratados
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Sistema de abastecimento de água
14http://www.copasa.com.br/wps/portal/internet/agua-de-qualidade/tratamento-da-agua
Para a construção de um sistema de abastecimento de água, é necessário definir:
A população a ser abastecida A taxa de crescimento da cidade e suas necessidades industriais
Sistema projetado para servir à comunidade, durantemuitos anos, com quantidade suficiente de água tratada
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Sistema de abastecimento de água
15http://www.copasa.com.br/wps/portal/internet/agua-de-qualidade/tratamento-da-agua
Sistema convencional:
Captação Adução Estação de tratamento Reservação Redes de distribuição Ligações Domiciliares
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Captação
16http://www.copasa.com.br/wps/portal/internet/agua-de-qualidade/tratamento-da-agua
Seleção da fonte abastecedora: encontrar ummanancial com vazão capaz de proporcionarperfeito abastecimento à comunidade
Localização da fonte Topografia da região Possíveis focos de contaminação
Importante:
Eliminação de elementosmacroscópicos, como folhas,galhos e outros detritos
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Adução
17http://www.copasa.com.br/wps/portal/internet/agua-de-qualidade/tratamento-da-agua
Processo de condução da água até os locaisadequados
Por isso é importante escolher bem a localização da fonte, quando possível Deve ser levado em consideração os custos para construção de dutos Garantir que no processo de adução na aja contaminação
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Estação de Tratamento de Água (ETA)
18http://www.copasa.com.br/wps/portal/internet/agua-de-qualidade/tratamento-da-agua
Local onde a água é tratada. Lá acontece:
A remoção de material particulado, bactérias e algas Remoção da matéria orgânica dissolvida Remoção ou destruição de organismos patogênicos
Esses processos podem ter variações dependendo dafonte da água e da qualidade a ser alcançada
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Etapas do Tratamento
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Aeração
http://www.manutencaoesuprimentos.com.br/conteudo/4705-o-que-e-um-tanque-de-aeracao/
Remoção de gases dissolvidos como H2S eorganossulfurados
Remoção de compostos orgânicos voláteis
PRÉ-TRATAMENTO
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Etapas do Tratamento
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Pré-alcalinização
Adição de CaO (cal) ou NaOH (soda cáustica) paraajustar o pH para as próximas etapas
PRÉ-TRATAMENTO
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Etapas do Tratamento
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Coagulação
Etapa onde partículas pequenas, que não sedecantam, são aglutinadas
É adicionado algum agente coagulante, como sulfatode alumínio, sais de ferro (III) e polímeros orgânicos
PRÉ-TRATAMENTO
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Etapas do Tratamento
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Coagulação
Essas partículas que não se decantam podem serpoeira e também partículas coloidais (tamanhos de 1a 100 nm)
Esses tipos de partículas não podem sersedimentadas nem filtradas por métodosconvencionais
PRÉ-TRATAMENTO
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Etapas do Tratamento
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Coagulação
O agente coagulante é adicionado e, em seguida, épromovida uma agitação violenta
As partículas de sujeira são desestabilizadas e suaagregação é facilitada
𝐴𝑙2 𝑆𝑂4 3 (𝑎𝑎) + 6𝐻2𝑂(𝑙)՜2𝐴𝑙 𝑂𝐻 3 (𝑠) + 6𝐻(𝑎𝑞)+ + 3𝑆𝑂4 (𝑎𝑞)
2−
O sólido gelatinoso encapsula as partículas suspensasna água
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Etapas do Tratamento
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Floculação
Depois da coagulação, a água é levada para tanquesmenores, com pouca agitação
As partículas desestabilizadas anteriormente colidemumas com as outras e se agregam mais, formandoflocos
Esse processo é mais lento que a coagulação
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Etapas do Tratamento
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Decantação
Processo onde a água é mantida em repousa paraque os flocos se depositem
Esse processo dura cerca de 3h
http://estacaodetratamentodeagua.blogspot.com.br/p/fotos.html
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Etapas do Tratamento
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Decantação
O material residual formado é o lodo
Formado por matéria orgânica, hidróxido de alumínioe outras impurezas
Esses resíduos precisam ser tratados posteriormente
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Etapas do Tratamento
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Filtração
As águas da superfície dos decantares são recolhidase encaminhadas para uma série de filtros
Na etapa de filtração, as impurezas não eliminadaspelos decantadores são retidas
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Etapas do Tratamento
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Filtração
Nesta etapa todas as partículas sólidas são retiradas
Inclusive substâncias solúveis podem ser retiradasatravés de adsorção em carvão
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Etapas do Tratamento
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Desinfecção
O método mais comum é a cloração Nessa etapa é segura, já que a matéria orgânica já foi
eliminada
São utilizados, normalmente, hipoclorito de sódio oucálcio ou cloro gasoso
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Etapas do Tratamento
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Cloração
𝐶𝑙2(𝑔) + 2 𝐻2𝑂(𝑙)՜𝑯𝑶𝑪𝒍(𝒂𝒒) +𝐻3𝑂(𝑎𝑞)+ + 𝐶𝑙(𝑎𝑞)
−
𝑯𝑶𝑪𝒍(𝒂𝒒) +𝐻2𝑂(𝑙) ⇌ 𝐻3𝑂(𝑎𝑞)+ + 𝑂𝐶𝑙(𝑎𝑞)
−
A partir de Cl2:
HOCl é a substância ativa!
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Etapas do Tratamento
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Cloração
𝑁𝑎𝑂𝐶𝑙(𝑠) + 𝐻2𝑂(𝑙) ⇌ 𝑯𝑶𝑪𝒍(𝒂𝒒) + 𝑁𝑎(𝑎𝑞)+ + 𝑂𝐻(𝑎𝑞)
−
𝐶𝑎(𝑂𝐶𝑙)2(𝑠) + 2 𝐻2𝑂(𝑙) ⇌ 𝟐𝑯𝑶𝑪𝒍(𝒂𝒒) + 𝐶𝑎(𝑎𝑞)2+ + 2 𝑂𝐻(𝑎𝑞)
−
A partir de NaOCl e Ca(OCl)2:
HOCl é a substância ativa!
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Etapas do Tratamento
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Cloração
Função do HOCl: destruição de microorganismos
O HOCl passa facilmente através das membranas celulares dos microorganismos
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/biologia/a-descoberta-celula.htm
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Etapas do Tratamento
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O HOCl também é um agende oxidante e umagente de cloração
Perigo em contato com compostos orgânicos: formação de trialometanos (THMs)
Um dos mais preocupantes é clorofórmio (CHCl3), que écarcinógeno e pode atingir o sistema nervoso central ecardiovascular
Cloração
Pré-cloração não é mais empregada!
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Etapas do Tratamento
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Cloração
Além da simplicidade operacional, a cloração aindapermite garantir a continuidade da desinfecção
O excesso adequado de ácido hipocloroso garante adesinfecção nas próximas etapas da rede dedistribuição
O método é confiável e de baixo custo
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Etapas do Tratamento
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Desinfecção
A fluoretação também pode ser utilizada como etapaadicional, com o objetivo de diminuir a ocorrência decárie na população
O flúor é adicionado através de fluoreto de cálcio,fluoreto de sódio, ácido fluorsilícico e fluorsilicato desódio
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Etapas do Tratamento
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Etapas finais
Análises físico-químicas e microbiológicas para atestara qualidade da água