3- Química Básica da Água

Princípios do Tratamento de Águas

Industriais

Princípios do Tratamento de Águas

Industriais

Princípios do Tratamento de Águas

Industriais

Princípios do Tratamento de Águas

Industriais

DISPONIBILIDADE DE ÁGUADISPONIBILIDADE DE ÁGUAPOR HABITANTEPOR HABITANTE

CONTINENTE ANO: 1950 ANO: 2000 *

AMÉRICA DO NORTEE AMÉRICA CENTRAL 37,2 K.m3 17.5 K.m3

AMÉRICA DO SUL 105 K.m3 28.3 K.m3

EUROPA 5,9 K.m3 4,1 K.m3

ÁFRICA 20,6 K.m3 5,1 K.m3

ÁSIA 9,6 K.m3 3,3 K.m3

AUSTRÁLIAE OCEANIA 112 K.m3 50 K.m3

* ESTIMATIVA

Tratamento Tratamento PrimárioPrimário

Água Clarific.

Rio

Clarificador

Filtros

Química Básicada Água:

Águas e suas Impurezas e

Características

Vantagens do Uso da Água

• Inerte, Inodora e Estável

• Fácil Manuseio

• Transporta Grande Quantidade de Energia

• “Solvente Universal”

• Barata e Disponível (????)

O CICLO HIDROLÓGICOO CICLO HIDROLÓGICO

Lagos/Rios:Cor, Gases, Odor, Erosão, Efluentes, Agricultura Chuvas, Sólidos Suspensos

Ventos

Evaporação e Transpiração

Precipitação:Gases, Vapores,

Particulados,

e chuvas.Neve

Enxurradas

Industrias:Vapores e ÁcidosOrgânicos e Inorgânicos

Infiltração:Gases, “solo” e Mat. Orgânico

Oceanicos

Sais

SubsoloÁguas Superficiais

RaizesAquiferas

Cavernas

PercolaçãoÁgua de Poço

Adição Intensa de Produtos Químicos

CaCO3 + H2CO3 * Ca(HCO3)2

MgCO3 + H2CO3 * Mg(HCO3)2

Vegetação

CICLO HIDROLÓGICO DA ÁGUA

Nuvens

ChuvaEvaporação

Águas de Superfície e Águas Profundas

Impurezas da Água

• Gases Dissolvidos

• Sólidos Dissolvidos

• Sólidos Suspensos

• Partículas Coloidais

Gases Dissolvidos

São gases presentes na água que estão dissolvidos.

Assim como um sal tem a capacidade de se dissolver na água, os gases também podem se dissolver na água.

Exemplo: gás carbônico, oxigênio, amônia, nitrogênio, etc.

Sólidos Dissolvidos

São compostos presentes na água que estão dissolvidos.

São aqueles que não podem ser removidos por um processo de filtração.

Exemplo: sais de cálcio e magnésio, cloretos, alcalinidade, sulfatos, etc.

Sólidos Suspensos

São compostos presentes na água que não estão dissolvidos e são capturados quando filtrados.

São aqueles que podem ser visíveis “a olho nu” e causam uma certa “turvação” na água.

Exemplo: lama, sujeiras, material orgânico e microbiológico, areia, etc.

Colóides

São compostos presentes na água que não estão dissolvidos e não são capturados quando filtrados.

São partículas que não podem ser vistas “a olho nu”. Como características possuem um baixo peso quando comparado ao seu tamanho.

Alguns

parâmetros

importantes ..........

..........

Principais parâmetros

• pH

• Condutividade

• Dureza

• Alcalinidade

• Turbidez

• Cor

• Ânions

• Cátions

O que é pH?

É o Logaritmo Negativo da Concentração do Ion

Hidroxila

pH

0 7 14Acidez Basicidade

Escala do pH

A solução A é 10 vezes mais ácida do que a solução B

O pH é uma Escala Logarítmica

A BpH=6 pH=7

O que é Condutividade?

É uma medida indireta da quantidade de sólidos

totais dissolvidos na água

Condutividade

AANa+ Cl- Na+ Cl-

BB Cl- Na+ Cl- Na+ Cl-

Na+ Cl- Na+ Cl-

Na+ Cl- Na+

Condutividade

A solução A tem uma quantidade menor de sólidos dissolvidos,A solução A tem uma quantidade menor de sólidos dissolvidos,portanto sua condutividade é menor do que a da solução Bportanto sua condutividade é menor do que a da solução B

O que é Dureza?

É uma medida da presença de sais de cálcio e magnésio na

água

Dureza

Dureza-Total = Cálcio + Magnésio

Dureza-Cálcio = Cálcio

Dureza-Magnésio = Magnésio

OBS: É expressa em ppm CaCO3

Dureza

O que é Alcalinidade?

É uma medida da presença de gás

carbônico, bicarbonatos, carbonatos e hidroxilas

na água

Alcalinidade

Relações de Alcalinidade

• Alcalinidade-M = Total

Titulação para pH = 4.3Soma de: HCO3

- + CO3- + OH-

• Alcalinidade-P = OH- + 1/2 CO3-

Titulação para pH 8.3

• Alcalinidade-OH = 2P - M ou titulaçãoCloreto de bário neutro precipita CO3

-

Relações entre as Alcalinidades

OH CO3 HCO3

Hidroxida CarbonatoBicarbonato

P = 0 0 0 M

P = M P 0 0

2P = M 0 2P 0

2P < M 0 2P M - 2P

2P > M 2P - M 2(M - P)

O que é Turbidez?

É uma medida da capacidade da água de absorver ou espalhar a

luz

Turbidez

A BB

Turbidez

A solução A tem uma turbidez maior do que a solução BA solução A tem uma turbidez maior do que a solução B

O que é Cor?

É uma medida da presença de íons

metálicos naturais (Fe, Mn), húmus e turfa e

ainda efluentes industriais

Cor

Cor Verdadeira: é a cor da amostra depois da remoção de toda turbidez. É a cor resultante da decomposição microbiológica de compostos vegetais.

Cor Aparente: é a cor medida com a presença de turbidez e sólidos suspensos. Ou seja, existe a contribuição da turbidez e de sólidos suspensos na cor verdadeira, resultando na cor aparente.

O que são Ânions?

São partículas que quando dissolvidas na água (ou outro soluto)

apresentam carga negativa

Ânions

Ânions

Exemplo de Ânions:

• Cloreto (Cl-);

• Sulfato (SO4-2);

• Carbonato (CO3-2)

• Bicarbonato (HCO3-)

O que são Cátions?

São partículas que quando dissolvidas na água (ou outro soluto)

apresentam carga positiva

Cátions

Cátions

Exemplo de Cátions:

• Cálcio (Ca+2);

• Magnésio (Mg+2);

• Sódio (Na+)

• Alumínio (Al+3)

Clarificação de Água

Clarificação é um processo de remoção de sólidos suspensos através de coagulação, floculação e sedimentação (ou decantação).

Um sistema de clarificação também pode incluir um processo de filtração para remover as partículas que “passam” pelo sistema de decantação.

Coagulação

É o processo onde as partículas coloidais são desestabilizadas pela neutralização das suas cargas elétricas.

Geralmente estas partículas possuem carga negativa, desta forma utiliza-se compostos catiônicos para neutralização destas cargas.

Partícula coloidal

Coagulação

Partícula Coloidal

Partícula Desestabilizada

Dosagem deCoagulante

+

+

+

Floculação

É o processo onde as partículas coaguladas são unidas para que elas tenham mais peso e decantem numa velocidade maior.

Geralmente os floculantes utilizados possuem carga neutra, já que a partícula estabilizada possui carga também neutra.

Floculação

Floculante PartículasCoaguladas

Sedimentação

É o processo onde as partículas coaguladas e floculadas irão separar da água.

Geralmente este processo ocorre com as partículas saindo pela região inferior e a água pela parte superior.

Sedimentação

Água Clarificada

Água coagulada e floculada

Lama/Lodo

V água

V partícula

V água < V partícula

Filtração É o processo onde a água clarificada irá passar por um meio para remoção dos sólidos suspensos mais finos, ou aqueles que passaram pelo sistema de decantação.

Geralmente este processo ocorre com a utilização de equipamentos que operam por gravidade, ou em casos específicos, filtros pressurizados.

Filtração

Filtração

FILTRO GRAVITACIONAL

Entrada

Efluente da contra-lavagem

Saída

Entrada da contra-lavagem

Areia

Pedregulho

FILTROPRESSURIZADO

Carvão

Areia

Cascalho

Filtração

Areia

Pedregulho “Fino”

Pedregulho “Médio

Pedregulho “Grosso”

Tijolo

Exemplo de Meio Filtrante - Suporte

A cloração é um modo extremamente eficiente de se remover grande parte do material orgânico existente nas águas. O cloro é um dos biocidas mais eficientes, mais baratos e por estes motivos mais aplicados em tratamento de águas.

Geralmente os sistemas operam com pré e pós cloração, dependendo do uso da água.

A pré cloração tem por objetivo a oxidação da matéria orgânica existente na água bruta, possibilitando então a remoção deste material posteriormente durante a clarificação.

Cloração

A pós cloração é realizada quando há a necessidade de um controle ainda mais rigoroso no residual de cloro livre e total.

As principais fontes de cloro para uso industrial são: hipoclorito de sódio e cloro gás.

Adiante apresentamos as duas aplicações:

• NaClO + H2O HClO + NaOH

• Cl2 + H2O HClO + HCl

Cloração

Uma das maneiras mais eficientes de se determinar um tratamento químico para uma planta de clarificação é mediante o uso do Jar Test.

Geralmente os resultados obtidos são:

Determinação do melhor programa químico Determinação da melhor seqüência de dosagem Determinação aproximada das dosagens Determinação da melhor condição de operação da planta

Jar Test

1. Encha os frascos com as amostras de água;

2. Ligue o agitador a cerca de 20-30 rpm;

3. Adicione os produtos químicos nos Jarros nas concentrações desejadas

4. Aumente a velocidade do agitador para cerca de 80-100 rpm por cerca de 1-2 min.

5. Reduza a velocidade do agitador para 40-50 rpm e adicione o floculante;

6. Imediatamente após a última adição, reduza a rotação para 20-30 rpm para que ocorra a floculação. Mantenha por 5-10 min;

7. Pare o agitador. Observe o tamanho dos flocos e a velocidade de decantação de cada jarro;

8. Depois de 5-10 min, colete uma amostra e verifique a turbidez do clarificado.

9. Compare os resultados de todos os jarros.

OBS.: Os valores devem se ajustados conforme o caso

Jar Test - Procedimento para teste de Coagulante

Conceitos

•ppmppm

•ppbppb

•Como CaCO3Como CaCO3