estação tratamento agua2

estação tratamento agua2

(Parte 3 de 7)

Sulfeto de Hidrogênio (μg/L S) (não ionizável) 0,025 a 0,050

Tabela 1.7 - Freqüência Mínima de Amostragem da Água Tratada DISCRIMINAÇÃO SAÍDA

<50 0 50 0 a 250 0> 250 0
1 amostra 1 amostra cada4 amostras+1
50 0 habcada 50 0 hab

POPULAÇÃO ABASTECIDA (hab)

mensalmensal mensal

Características Físicas e Organolépticas 1 amostra diária

Componentes Inorgânicos que afetam a saúde (*8) 1 amostra semestral

semestralsemestral semestral

Componentes Orgânicos que afetam a saúde (**8) 1 amostra semestral

semestralsemestral semestral

Componentes que afetam a qualidade organoléptica (****) 1 amostra semestral

semestralsemestral semestral

(*) ETA: estação de tratamento de água (**) diária para cloro residual e íon fluoreto na saída da estação de tratamento; mensal para o íon fluoreto e cloro residual e obrigatoriedade da coleta semestral somente para cádmio, chumbo e cromo total na rede de distribuição; (***) mensal para trihalometanos na saída da estação de tratamento; obrigatoriedade da coleta semestral na rede de distribuição somente para os trihalometanos; (****) mensal para alumínio e ferro total na saída da estação de tratamento; obrigatoriedade semestral somente para alumínio e ferro total na rede de distribuição.

Características Bacteriológicas

As principais exigências com relação à qualidade bacteriológica são as seguintes: - ausência de coliformes fecais em 100 mL de amostra;

- ausência de bactéria do grupo coliformes totais em 100 mL quando a amostra for coletada na entrada da rede de distribuição; - nas amostras procedentes da rede de distribuição, 95 % não deverão conter coliformes totais em 100 mL; nos 5 % restantes, serão tolerados até 3 coliformes totais em 100 mL, desde que isso não ocorra em duas amostras consecutivas, coletadas sucessivamente no mesmo ponto; - o volume mínimo da amostra é de 100 mL; no caso da técnica dos tubos múltiplos, quando não houver possibilidade de examinar 100 mL, permite-se o exame de 5 porções de 10 mL; - quando forem obtidos resultados desfavoráveis, pelo teste A/P (presença/ausência), duas novas amostras deverão ser coletadas nos mesmos pontos, em dias imediatamente consecutivos, para serem examinadas; - para avaliar as condições sanitárias dos sistemas de abastecimento público de água, é recomendado que, em 20 % das amostras examinadas por mês, semestre ou ano, seja efetuada a contagem de bactérias heterotróficas, que não poderão exceder a 500 UFC (unidade formadora de colônia) por mL; - a amostragem deverá obedecer ao disposto na Tabela 1.8.

Tabela 1.8 - Número Mínimo de Amostras e Freqüência Mínima de Amostragem para Verificação das Características Bacteriológicas da Água Tratada

FREQUÊNCIAAMOSTRAS MENSAIS
Até 5 0semanal 5
5 001 a 20 0semanal 1 para cada 1 0 hab
20 001 a 100 0 2 vezes/semana1 para cada 1 0 hab
> 100 0diária 90 + 1 para cada 1 0 hab

POPULAÇÃO TOTAL ABASTECIDA (hab) NÚMERO MÍNIMO DE AMOSTRAS (*)

(*) as amostras devem ser representativas da rede de distribuição, independentemente de quantas unidades de produção a alimentam, distribuídas uniformemente ao longo do mês.

Características Radiológicas

As principais exigências com relação às características radioativas são: - o valor de referência para a radioatividade alfa total (incluindo o rádio 226) é de 0,1 Bq/L (um décimo de bequerel por litro); - o valor de referência para a radioatividade beta total é de 1 Bq/L;

- se os valores encontrados na água forem superiores àqueles de referência, deverá ser feita a identificação dos radionuclídeos presentes e a medida das concentrações respectivas e verificados os valores estabelecidos pela Norma Experimental da Comissão Nacional de energia Nuclear - Diretrizes Básicas de Radioproteção (CNEN - NE 3.01); - a freqüência mínima de amostragem, para a verificação das características da qualidade radiológica da água nos sistemas de abastecimento público, dependerá da existência de causas de radiação artificial ou natural, decorrentes ou não de atividades humanas.

Bibliografia

Branco, S. M. , Rocha, A.AProteção e Uso Múltiplos de Represas Ed. Blucher –
Di Bernardo, LWater Supply Problems and Treatment Technologies in Developing
Di Bernardo, LAlgas e suas Influências na Qualidade das Águas e nas Tecnologias
Duque Muñoz, RConcepto de Sostenibilidad Anais do Curso-Taller de Gestion
Galvis, G., Visscher, J. T., Fernandes J. & Berón, FPre-treatment Alternatives for
Galvis C., G. Latorre, J. & Visscher, J. TFiltración en Múltiples Etapas – Tecnologia
Nacional do Meio Ambiente1986, Brasília, Brasil.

Associação Brasileira de Normas Técnicas-ABNT NB-592 “Projeto de Estação de Tratamento de Água” 1989, Rio de Janeiro, Brasil. CETESB, 1 977, São Paulo, Brasil Countries in South America JWater SRT Aqua Vol. 40, n. 3, Jun. 1990, England. Di Bernardo, L. Métodos e Técnicas de Tratamento de Água - Volumes I e I Luiz Di Bernardo & Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1 993, Rio de Janeiro, Brasil. de Tratamento Luiz Di Bernardo & Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1 995, Rio de Janeiro, Brasil. para la Sostenibilidad en Programas de Abastecimiento de Água y Saneamiento 7 al 18 de octubre de 1996, Cali, Colômbia. Drinking Water Supply Systems - Selection, Design, Operation and Maintenance IRC International Water and Sanitation Centre, 1993, The Hague, The Netherlands. Alternativa para el Tratamiento de Agua , Série Documentos Técnicos IRC International Water and Sanitation Centre e CINARA Ministério de Desenvolvimento Urbano e Meio Ambiente Classificação das Águas Doces, Salobras e Salinas no Território nacional - Resolução n0 20 do Conselho Ministério da Saúde Normas e Padrão de Potabilidade das Águas Destinadas ao Consumo Humano Portaria 36/GM 1990, Brasília, Brasil. República Federativa do Brasil Lei n. 9 433 de Janeiro de 1997 – Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos Diário Oficial da República Janeiro de 1997, Brasília – DF, Brasil. República Federativa do Brasil Lei n. 9 605 – Dispõe sobre as sanções penais e administrativas derivadas de condutas e atividades lesivas ao meio ambiente Diário Oficial da República Abril de 1 998, Brasília – DF, Brasil.

Wegelin, MSurface Water Treatment by Roughing Filters - A Design, Construction
and Operation Manual Duebendorf, Swiss,SANDEC-EAWAG , 1996

Pardon, M. Research, Developmente and Implementation of Roughing Filtration Technology in Peru Roughing Filters Workshop for Water Treatment, 1992, Zurich, Switzerland. World Health Organization Guidelines for Drinking Water Quality V.1 - Recommendations 2nd Ed., 1993, Geneve, Switzerland

Capítulo 2 - CONCEITUAÇÃO DA FILTRAÇÃO EM MÚLTIPLAS ETAPAS

Considerações Iniciais

A filtração é um processo imprescindível para a produção contínua e segura de água potável, e pode ser rápida ou lenta, dependendo da taxa de filtração. Usualmente, os filtros rápidos funcionam com taxas de filtração entre 150 e 600 m/d enquanto os filtros lentos operam com taxas geralmente inferiores a 6 m/d, embora na literatura existam indicações de taxas superiores. Para o uso eficiente da filtração rápida, é necessário o pré-tratamento da água bruta com coagulação química, podendo ou não haver a floculação e decantação ou flotação, dependendo da qualidade da água a ser tratada. Como na filtração lenta não é utilizada a coagulação química, a água a ser filtrada deve possuir características apropriadas, pois caso contrário o processo torna-se ineficaz. Por isso, na atualidade, a filtração lenta tem sido precedida por unidades de pré-tratamento, geralmente constituídas por pré-filtros de pedregulho.

Além de trabalhos de pesquisa sobre a filtração lenta realizados na década de setenta e sobre a pré-filtração em pedregulho e filtração lenta, realizados partir de 1983 no Departamento de Hidráulica e Saneamento da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo, tais processos vêm sendo estudados por diversos organismos internacionais, destacando-se o CINARA-Instituto de Investigación y Desarrollo en Agua Potable, Saneamiento Básico y Conservación del Recurso Hídrico da UNIVALLE-Universidad del Valle (Cali-Colômbia), o Department of Civil Engineering - Imperial College of Science, Technology and Medicine (Londres-Reino Unido), o Department of Civil Engineering-University of Surrey (Guilford, Surrey-Reino Unido), o IRC-International Water and Sanitation Centre (Haia-Holanda), o IHEInternational Institute for Infrastructural, Hydraulic and Environmental Engineering (Delft-Holanda), o EAWAG-Swiss Federal Institute for Environmental Science and Technology (Dubendorf-Suiça), o Department of Civil Engineering-College of Engineering and Physical Sciences, University of New Hampshisre (Durham-Estados Unidos).

No Brasil, a FINEP-Financiadora de Estudos e Projetos, por meio do programa PROSAB-Programa de Pesquisa em Saneamento Básico, financiou no período 1997- 1999 pesquisa sobre sistemas de tratamento de água não convencionais. Especificamente, foram estudadas a eficiência, limitações e aplicabilidade da FiME com a coordenação do Departamento de Hidráulica e Saneamento da EESC-USP e a participação da Universidade de Brasília. Algumas instituições brasileiras vêm também pesquisando o tema, como a Universidade Federal de Minas Gerais e a UNICAMP.

Necessidade de Pré-Tratamento

A água bruta proveniente de corpos d’água superficiais geralmente contém material flutuante (pequenos galhos e folhas de árvores, grama), areia fina, silte, argila, e, algumas vezes, matéria orgânica natural e algas, conforme ilustrado na Figura 2.1. Organismos, tais como protozoários, bactérias e vírus também podem estar presentes e representar riscos à saúde pública, razão pela qual sua inativação deve ser prioridade em qualquer sistema de tratamento. Quando não se emprega a coagulação química, a filtração lenta e a cloração são os principais processos de tratamento capazes de assegurar a produção de água com qualidade que pode ser usada pelo ser humano.

Figura 2.1 – Impurezas geralmente presentes em águas superficiais

A eficiência da filtração lenta é substancialmente afetada pela turbidez da água a ser tratada, pois tal parâmetro de qualidade reflete a quantidade de partículas pequenas presentes na água, às quais muitos microrganismos encontram-se aderidos. Para que a filtração lenta produza água filtrada com turbidez relativamente baixa e que não diminua a eficiência da desinfecção final, e que apresente carreiras de duração razoável (geralmente superior a 1 mês), muitos pesquisadores limitam em 10 uT a turbidez da água afluente aos filtros lentos.

É interessante observar que, na atualidade, a filtração lenta constitui a etapa final de tratamento em muitos países europeus. Em muitos casos, as instalações de filtração lenta foram construídas no final do século passado ou no início do século vinte e, devido ao aumento do conteúdo de matéria orgânica natural, agrotóxicos, algas e seus sub-produtos na água bruta, os quais praticamente não são removidos na filtração lenta, bem como à adoção de padrões de potabilidade mais rigorosos, a água, antes de ser encaminhada aos filtros lentos, é submetida a diferentes tecnologias de prétratamento. Destacam-se a pré-oxidação com uso de ozônio (com ou sem peróxido de hidrogênio), coagulação, floculação seguida de flotação ou decantação, filtração rápida e finalmente, adsorção em colunas de carvão ativado granular. Em instalações na Inglaterra e Holanda, o meio filtrante de alguns filtros lentos, antigamente constituído unicamente de areia fina, foi alterado, mediante a introdução de uma subcamada intermediária de carvão ativado granular, com o fim de aumentar a eficiência de remoção de matéria orgânica.

Nos países tropicais há duas épocas do ano bem definidas, de estiagem e de chuva. Durante a estiagem, a qual pode representar a maior parcela do ano, a água proveniente de mananciais localizados em bacias hidrográficas sanitariamente protegidas, com freqüência possui qualidade compatível com a requerida para que a filtração lenta funcione satisfatoriamente com produção água filtrada eficientemente desinfetada por meio da cloração. No entanto, em épocas de chuva, a água geralmente apresenta-se com concentração de alguns tipos de microrganismos, valores de turbidez e teor de sólidos suspensos relativamente altos, para que a filtração lenta funcione adequadamente, tornando-se imperiosa a utilização de alguma forma de pré-tratamento. Também, no caso de lagos, que podem apresentar florescimentos de algas, há necessidade de pré-tratamento, pois os filtros lentos, poderiam apresentar carreiras de filtração muito curtas se recebessem água bruta com elevada concentração de algas.

Filtração em Múltiplas Etapas – FiME

Como ilustrado na Figura 2.2, na filtração em múltiplas etapas, a água passa por diferentes etapas de tratamento, em cada qual ocorrendo uma progressiva remoção de substâncias sólidas. O princípio básico é o de cada etapa condicionar seu efluente de forma adequada para ser submetido ao tratamento posterior, sem sobrecarregá-lo, ou seja, impedindo uma colmatação muito freqüente de seu meio granular e assegurando um efluente com características compatíveis com o processo de tratamento adotado. As etapas de tratamento da FiME são constituídas, em seqüência, pela pré-filtração dinâmica, pré-filtração grosseira e filtração lenta.

Figura 2.2 - Representação da Filtração em Múltiplas Etapas - FiME Figura 2.3 - Esquemas das Diferentes Unidades de Pré-Tratamento

Na primeira etapa do tratamento, há principalmente a remoção de sólidos grosseiros, porém, organismos e material fino também são parcialmente removidos. A pré-filtração dinâmica é geralmente usada para essa finalidade, tendo-se um meio granular apropriado, sob o qual situa-se um sistema de drenagem, geralmente constituído por tubos perfurados. Nessa unidade, uma parcela da vazão afluente escoa superficialmente e outra infiltra, sendo coletada e encaminhada para unidades subseqüentes. Por este motivo, quando a água bruta é bombeada em distâncias relativamente longas, há que se computar o custo desta perda de água. Uma solução para reduzir esse gasto adicional constitui-se na previsão de uma caixa de recepção desta parcela de água, a qual deve ser recirculada.

O meio granular do pré-filtro dinâmico é constituído de pedregulho, com tamanho menor no topo e maior no fundo. Com o decorrer do tempo de funcionamento, há a progressiva retenção de impurezas, a diminuição da vazão de água efluente, e aumento da perda de carga no meio granular, exigindo ajustes na válvula existente na tubulação de efluente para que a vazão de água efluente permaneça aproximadamente constante. A partir do momento em que a válvula na tubulação de efluente estiver completamente aberta, a vazão de água pré-filtrada irá diminuir, indicando que a unidade deve ser retirada de operação para sua limpeza. Com a válvula de efluente fechada, a vazão total afluente, Qa, irá escoar pela superfície da camada de pedregulho e o operador, com auxílio de ancinho ou rastelo, revolve o material retido, o qual se desprende e é carreado pelo escoamento superficial, uma vez que a velocidade de escoamento resulta maior. Na Figura 2.4 é mostrado um esquema detalhado de um pré-filtro dinâmico.

Figura 2.4 - Esquema de uma Unidade de Pré-filtração Dinâmica em Pedregulho

Segundo levantamento de custos realizados na Colômbia, verificou-se que, em instalações contendo pré-filtro dinâmico, pré-filtro de escoamento vertical ou horizontal e filtro lento, o custo do primeiro representa aproximadamente 10 % do custo global de implantação, razão pela qual naquele país as estações de tratamento com filtração lenta são sempre precedidas da pré-filtração dinâmica.

O efluente da pré-filtração dinâmica apresenta menor quantidade de impurezas de maior tamanho e passa, na segunda etapa, por outra unidade de pré-filtração contendo sub-camadas de pedregulho de tamanho decrescente, na qual o escoamento pode ser vertical ascendente ou descendente, ou horizontal. O efluente dessas unidades apresenta-se, em geral, com qualidade adequada para ser submetida à filtração lenta.

Da comparação realizada entre a pré-filtração em pedregulho horizontal e a vertical para diferentes taxas de filtração, a segunda tem resultado superior, não somente em termos de eficiência de remoção de impurezas, como também na facilidade de operação e manutenção, especialmente com relação às limpezas periódicas que são realizadas.

A respeito da pré-filtração em pedregulho vertical ascendente ou descendente, a primeira, realizada em unidades em série, tem resultado mais eficiente que a ascendente realizada em uma única unidade. Atualmente, pode-se considerar que, uma estação de tratamento constituída de pré-filtração dinâmica, pré-filtração ascendente e filtração lenta, é capaz de fornecer água com qualidade satisfatória a custos relativamente baixos.

Na Figura 2.5 tem-se o esquema de uma unidade de pré-filtração ascendente, contendo três sub-camadas de pedregulho de diferentes tamanhos. No início da carreira a perda de carga no meio granular será baixa e aumentará com o tempo de funcionamento e, quando atingir um valor previamente fixado (em geral da ordem de 40 a 60 cm) a unidade deve ser retirada de operação para limpeza, a qual geralmente é feita algumas vezes por meio de enchimento dos filtros com água bruta e posterior execução de descarga de fundo. O sistema de drenagem deve ser compatível com a vazão de descarga desejada para que resulte limpeza eficiente durante a sua operação.

O pré-filtro ascendente também pode ser operado com descargas de fundo intermediárias, pois tem sido comprovado que as mesmas propiciam aumento na duração da carreira. Em função das características do afluente, pode-se programar a execução de uma descarga de fundo intermediária a cada acréscimo de 10 cm na perda de carga no meio granular.

Figura 2.5 - Esquema de um Pré-Filtro de Pedregulho com Escoamento Ascendente

A filtração lenta, última etapa da FiME, evoluiu consideravelmente nos últimos dez anos, especialmente com relação ao meio filtrante e à forma de funcionamento. O uso de mantas sintéticas em conjunto com areia fina possibilita a adoção de taxas de filtração mais elevadas que as convencionalmente utilizadas. A comprovação de que filtros lentos com nível de água variável em seu interior apresenta resultados semelhantes aos de nível constante, facilitou sobremaneira sua operação, descartando-se o emprego de equipamentos para controle de nível. O emprego de carvão ativado granular em conjunto com areia fina favorece a remoção de matéria orgânica dissolvida, o que geralmente não acontecia na filtração lenta com meio filtrante exclusivamente de areia.

Na Figura 2.6 é mostrado um esquema de um filtro lento com taxa de filtração constante e nível de água variável no seu interior. No início de funcionamento, quando o meio filtrante encontra-se limpo, a eficiência de remoção de impurezas é relativamente baixa, havendo a necessidade de um período de filtração para a formação de uma camada biológica no topo da areia, conhecida por “schmutzdecke”, para que seja produzida água com qualidade aceitável, caracterizando o período de amadurecimento do filtro lento.

O nível de água no interior do filtro varia desde um valor mínimo, no início da filtração, até um valor máximo pré-fixado, quando o filtro deve ser retirado para que seja efetuada sua limpeza, por meio de raspagem de aproximadamente 1 a 3 cm do topo da areia. Após a retirada do material superficial, o filtro é recolocado em operação, até que a espessura da camada de areia atinja 60 cm, quando então a areia limpa armazenada deve ser reposta para recompor o meio filtrante original.

Figura 2.6 - Esquema de um Filtro Lento de Areia

Pelas características da areia utilizada na filtração lenta, geralmente muito fina quando comparada à empregada na filtração rápida, há retenção considerável de impurezas no topo da camada filtrante. No início da filtração, há predominância da ação física de coar, sendo as partículas removidas da água maiores que os vazios intergranulares, contribuindo para a formação de uma camada biológica no topo do meio filtrante – a superfície de coesão ou “schutzdecke”. A eficiência da filtração lenta depende dessa camada biológica, a qual normalmente demora desde alguns dias até semanas para se formar, dependendo das características afluente e do meio filtrante, e dos parâmetros de operação. Somente após esse período de tempo decorrido do início de funcionamento até a formação do “schmutzdecke”, conhecido como período de amadurecimento, é que há produção de efluente com qualidade satisfatória.

A atividade biológica é considerada a ação mais importante que ocorre na filtração lenta, sendo mais pronunciada no topo do meio filtrante, porém, se estendendo até cerca de 40 cm de profundidade. Essa camada biológica é constituída, fundamentalmente, por partículas inertes, matéria orgânica, e uma grande variedade de organismos, tais como bactérias, algas, protozoários, metazoários, etc, além de precipitados de ferro e manganês quando esses metais se encontram em estado solúvel na água afluente.

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