Trabalho de APS
Ana Cristina Santos Micherif Micherif Ana Paula Nunes Claudia Alves dos Santos Almeida Margarete A. Camilo dos Santos Salvador Rodrigo Santana
(2014) São Paulo
Campus Marquês INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA-ICET
APS
ENGENHARIA CIVIL 8º Semestre
Estação de Tratamento de Água – ETA
NOME:
RA:
Ana Cristina Santos Micherif Ana Paula Nunes Nunes Claudia Alves dos Santos Almeida Margarete A. Camilo dos Santos Salvador Rodrigo Santana
RA: B1774H-8 RA: T305FE-0 RA: B08662-9 RA: A76604-9 RA: B0450F-9
Nota:___________ Professor
(2014) São Paulo
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Campus Marquês INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA-ICET
APS
ENGENHARIA CIVIL 8º Semestre
Estação de Tratamento de Água – ETA
NOME:
RA:
Ana Cristina Santos Micherif Ana Paula Nunes Nunes Claudia Alves dos Santos Almeida Margarete A. Camilo dos Santos Salvador Rodrigo Santana
RA: B1774H-8 RA: T305FE-0 RA: B08662-9 RA: A76604-9 RA: B0450F-9
Nota:___________ Professor
(2014) São Paulo
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LISTA DE ILUSTRAÇÕES ILUSTRAÇÃO 1 – 1 – Sistema Sistema Cantareira .................................................................... 05 ILUSTRAÇÃO 2 - Sistema de Abastecimento de Agua Cantareira ........................ 06 ILUSTRAÇÃO 3 - Sistema Sistema de Tratamento de água ............................ .................. 07 ILUSTRAÇÃO 4 - Fluxograma do processo de de tratamento da água água ..................... ...07 ILUSTRAÇÃO 5 – Decantação – Decantação ................................................................................09 ILUSTRAÇÃO 6 – Decantador – Decantador ............................................................................... 10 ILUSTRAÇÃO 7 - Camada Filtrante ............................................ ..................... ....................... ...................... ......11 ILUSTRAÇÃO 8 - controle operacional dos filtros ....................... ....................... ............................11 ..................... .......11 ILUSTRAÇÃO 9 - filtros ...........................................................................................12 ILUSTRAÇÃO 10 - filtros .........................................................................................12 ILUSTRAÇÃO 11 - Bombas .......................................... ..................... .............................................. ......................... ..................16 ILUSTRAÇÃO 12 - Bombas............................... Bombas........................................................ ......................... ..............................16 ................... ...........16 ILUSTRAÇÃO 13 - Etapas de Tratamento ......................... ......................... ........................ ..............17 ILUSTRAÇÃO 14 - Misturador Rápido I .............................................. .....................18 ............... ......18 ILUSTRAÇÃO 15 - Misturador Rápido II ........................ ........................... ..............19 ILUSTRAÇÃO 16 - Calhas Coletoras ........................... ............................. ..............22 ILUSTRAÇÃO 17 – 17 – Válvulas borboletas operadas pneumaticamente............. pneumaticamente.....................23 ........23 ILUSTRAÇÃO 18 - Detalhe do fundo fundo dos filtros......................................... filtros................ ......................... ..............24 ILUSTRAÇÃO 19 - Cloro ........................ ......................... ........................... .............26 ILUSTRAÇÃO 20 - Sulfato de Alumínio Alumínio ........................ ............................. ..............27 ILUSTRAÇÃO 21- Chegada da água na ETA Guaraú ................................... .........31 ILUSTRAÇÃO 22 - Visita Visita na ETA Guaraú ................................................. ..............32
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO .................................................................................................. 4
2 ETA GUARAÚ (ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA) ............................. 5 2.1 Sistema de Abastecimento de Água ................................................................. 6 2.1.1 Captação e Adução de Água Bruta .................................................................. 7 3 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5
COMPONENTES OPERACIONAIS DA ETA – ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA. ....................................................................................................... 13 Equipamentos Santa Inês ............................................................................... 13 Reservatório Santa Inês. ................................................................................ 14 Túnel – Adutor. ............................................................................................... 14 Chaminé de Equilibro...................................................................................... 15 Galeria de Válvulas. ........................................................................................ 15 Casa de Bombas. ........................................................................................... 15
4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6
EQUIPAMENTOS ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA GUARAÚ ........ 17 1º Etapa .......................................................................................................... 18 2º Etapa .......................................................................................................... 19 3º Etapa .......................................................................................................... 20 4º Etapa .......................................................................................................... 22 Desinfecção .................................................................................................... 25 Cloradores ...................................................................................................... 25
5
INSUMOS OPERACIONAIS. .......................................................................... 25
6
ANÁLISE FÍSICO-QUÍMICA DA ÁGUA POTÁVEL DISTRIBUÍDA À POPULAÇÃO ................................................................................................. 31 6.1 Agua Bruta ...................................................................................................... 32 6.2 Processo de Natureza Físico-química ............................................................ 32 6.3 Produto Final ou Água Tratada/Potável .......................................................... 33 6.4 Análises Físico-Químicas e Bacteriológicas ................................................... 33 6.4.1 Parâmetros Físicos ......................................................................................... 33 6.4.2 Parâmetros Químicos ..................................................................................... 34 6.4.3 Parâmetros Bacteriológicos ............................................................................ 36 7
CONCLUSÃO ................................................................................................. 37
8
BIBLIOGRAFIAS ............................................................................................ 37
4
1
INTRODUÇÃO Todas as reações nos seres vivos necessitam de um veículo que as facilite e
que sirva para regular a temperatura em virtude do grande desprendimento de calorias resultante da oxidação da matéria orgânica, a água que é fundamental a vida satisfaz completamente estas exigências e se encontra em proporções elevadas na constituição de todos os seres vivos, inclusive no homem, onde atinge cerca de 75 % de seu peso corporal. Sua influência foi primordial na formação das aglomerações humanas. O homem sempre se preocupou com o problema da obtenção da qualidade da água e em quantidade suficiente ao seu consumo e desde muito cedo, embora sem grandes conhecimentos, soube distinguir uma água limpa, sem cor e odor, de outra que não possuísse estas propriedades atrativas. Através deste trabalho iremos conhecer um sistema de tratamento de água e todo o processo nele envolvido, desde a sua captação, passando pelos processos de limpeza e purificação e terminando com a distribuição e abastecimento a população. Reunimos as informações contidas neste trabalho através de pesquisa bibliográfica e informações obtidas em visita técnica à Estação de Tratamento de Água (ETA) do Guaraú. A Estação de Tratamento de Água do Guaraú foi projetada para operar com uma capacidade final de 33 m³/s, o que a torna uma das maiores estações de tratamento de água do mundo. A água bruta passa por um sistema de gradeamento para reter sólidos provenientes dos reservatórios, como folhas, galhos, troncos, peixes, etc. Semanalmente, é feita uma limpeza desse gradeamento. A medição de vazão afluente proporciona o controle do processo de tratamento químico.
5
A água que alimenta a estação provém das barragens dos rios Juqueri, Atibainha, Cachoeira, Jacareí e Jaguari. Esta é bombeada da Elevatória de Santa Inês para o reservatório de Águas Claras. A chegada de água bruta na ETA Guaraú é controlada por três válvulas dissipadoras de energia, com a finalidade de diminuir a velocidade da água. A água descarregada das válvulas dissipadoras de energia entra na bacia de tranquilização, na qual a velocidade é muito baixa, de onde flui para a estação de tratamento de água, passando pelos medidores Venturi de vazão afluente. A água bruta deste reservatório flui por gravidade através da estação e pelo reservatório regulador, indo para o sistema de distribuição como água tratada.
2
ETA GUARAÚ (ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA)
Fig. 01 – Sistema Cantareira
6
Fig. 02 – Sistema de Abastecimento de Agua Cantareira
2.1
Sistema de Abastecimento de Água
Constitui-se no conjunto de obras, instalações e serviços, destinado a produzir e a distribuir água a uma comunidade, em quantidade e qualidade compatível com as necessidades da população, para fins de consumo doméstico, serviços, consumo industrial, entre outros usos. Tecnicamente, podemos descrever um Sistema como sendo formado pelas seguintes etapas: captação, adução de água
bruta,
tratamento,
reservação,
medição/fornecimento ao usuário.
distribuição
da
água
tratada,
7
Fig.03 - Sistema de Tratamento de água
Fig. 04 - Fluxograma do processo de tratamento da água
2.1.1 Captação e Adução de Água Bruta 2.1.1.1
Captação
Entende-se por captação, obras de captação, o conjunto de estruturas e dispositivos construídos ou montados junto a um manancial com a finalidade de criar condições para que dali seja retirada água em quantidade capaz de atender ao consumo. Existem duas principais formas: captação de águas subterrâneas e captação de águas superficiais. A primeira se dá através de poços rasos, profundos, tubulares ou escavados. Já as captações superficiais, recolhem água de mananciais
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de superfície como rios, lagos, barragens, sendo que a captação pode ser: direta, por barragem de nível, por canal de regularização, por canal de derivação, por torre de tomada, por poço de derivação e por reservatório de regularização. Na ETA Guaraú, a água que alimenta a estação provém das barragens dos rios Juqueri, Atibainha, Cachoeira, Jacareí e Jaguarí. 2.1.1.2
Adução de Água Bruta
Antes de definir “adução de água bruta”, cabe definir ”adutoras”, isto é, canalizações dos sistemas de abastecimento de água destinadas a conduzir água entre as diversas unidades do sistema. Então, “adução de água bruta” é o conjunto de canalizações e equipamentos destinados a conduzir água desde o ponto de captação até a unidade de tratamento. A ETA Guaraú é uma estação do tipo convencional(normalmente aplicado às águas que possuem partículas finamente divididas em suspensão e partículas coloidais e que necessitam de tratamento químico capaz de propiciar sua deposição, com um baixo período de detenção) compreendendo os seguintes processos de tratamento: coagulação, floculação, decantação, filtração, desinfecção , fluoretação e correção do PH. 2.1.1.3
Coagulação
Processo onde a adição de sulfato de alumínio ou sulfato ferroso, entre outros, através de mistura rápida, provoca a coagulação, formando compostos químicos. Esses compostos, formados através de choques com as partículas de impurezas, são por elas absorvidos e provocam desequilíbrio das cargas elétricas superficiais, o que irá propiciar a posterior união destas partículas na etapa seguinte. E para correção do PH, de acordo com as análises laboratoriais, pode ser adicionado cal a água. O sulfato de alumínio líquido é descarregado em oito tanques de armazenamento com capacidade para 150m³ cada.
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2.1.1.4
Floculação
Os compostos químicos, já misturados anteriormente, vão reagir com a alcalinidade da água formando compostos que tenham a propriedade da absorção, que é a capacidade de atrair partículas com cargas elétricas contrárias. Essas partículas são chamadas de flocos e têm cargas elétricas superficialmente positivas, enquanto que as impurezas presentes na água, como as matérias suspensas, as coloidais, alguns sais dissolvidos e bactérias, têm carga elétrica negativa, sendo assim retidas pelos flocos. É aqui, no compartimento da floculação, que se inicia a formação dos flocos, que irão crescendo (em tamanho) à medida que se dirigem para o decantador. As câmaras de floculação são providas cada uma de doze floculadores, dispostos em três fileiras perpendiculares, no sentido de escoamento. Assim, a água passa por três zonas de turbulência que decrescem no sentido do fluxo. O volume de cada câmara é de aproximadamente 8.300 m³, proporcionando um tempo de detenção de 25 minutos, condicionando a água para um processo de decantação.
Fig. 05 – Decantação
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2.1.1.5
Decantação É o fenômeno pelo qual os flocos do coagulante, que já agregaram a si as
impurezas, começam o processo de sedimentação e consequente clarificação da água. Esse fenômeno ocorre porque os flocos, que são mais pesados do que a água e devido à baixa velocidade da mesma na grande área do decantador, afundam pela ação gravitacional, ficando depositados no fundo do tanque, deixando a água superficial mais clara, ao longo do fluxo, e apta a seguir escoando para a próxima etapa.
Fig. 06 – Decantador
2.1.1.6
Filtração
A maioria das partículas ficou retida no decantador, porém uma parte persiste em suspensão; e é para remover essa parte que se procede à filtração. Hidraulicamente, faz-se a água traspassar uma camada filtrante, constituída por um leito arenoso, com granulometria pré dimensionada, sustentada por uma camada de cascalho, de modo que as impurezas, as partículas, a maioria das bactérias, entre outros, fiquem retidos e a água filtrada seja límpida.
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A montante dos filtros, há um ponto de convergência dos canais, onde estão instalados duas unidades de misturadores rápidos mecânicos, onde poderão ser aplicados cloro, cal, polieletrólito e adicionais. É neste ponto que se faz a intercloração. Após a mistura há uma distribuição da água através de canais para os 48 filtros existentes. Os filtros são constituídos por meios filtrantes e camada suporte. O meio filtrante é o carvão antracito e a areia. A camada suporte é formada por pedregulhos em camadas de diferentes granulometrias. Cada filtro tem uma capacidade de aproximadamente 0,6875 m³/s e uma taxa de filtração contínua de 338m³/m²*dia. A lavagem de contra corrente do filtro é efetuada a cada 30 horas, com duração de aproximadamente 8 minutos, a uma vazão de 2m³/s. A areia sendo mais pesada, irá assentar mais rápido do que o antracito ao final do período de lavagem. Assim o leito do antracito está sempre no topo do leito de areia. A água utilizada na lavagem dos filtros é reaproveitada ao escoar-se por um canal para dois tanques de recuperação da água de lavagem, retornando ao início do processo.
Fig. 07 – Camada Filtrante
Fig. 08- controle operacional dos filtros
12
Fig. 09 - filtros
2.1.1.7
Fig. 10 - filtros
Desinfecção
A filtração bem executada elimina as partículas e quase todas as bactérias; entretanto, as bactérias têm que ser totalmente eliminadas. Para isso, recorre-se à desinfecção, que é feita pela adição de produtos químicos, dos quais o mais usado é o cloro. A cloração, como é chamada, é feita através de dosadores que aplicam compostos de cloro à água, desinfectando-a.
2.1.1.8
Fluoretação
Adição de compostos de flúor à água em tratamento, como medida de saúde pública, visando a diminuição da incidência de cárie dentária. Dentre os produtos químicos utilizados para este fim, destacam-se o fluorsilicato de sódio e o ácido fluorsilícico.
2.1.1.9
Correção do PH O alcalinizante utilizado na estação é a cal. A ETA Guaraú dispõe de três
pontos para aplicação do mesmo. A pré alcalinização é feita na água bruta, a inter alcalinização na água decantada e a pós alcalinização no canal de água filtrada.
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A pré alcalinização ajusta o PH ideal. A inter alcalinização auxilia o ajuste do PH final e facilita a remoção de compostos indesejáveis,a pós-alcalinização ajusta o PH da água final para diminuir o ataque da acidez da água nas tubulações do sistema adutor metropolitano e redes de distribuição evitando a corrosão.
2.1.1.10
Reservação e distribuição
Após a filtração, a água passa por uma unidade de mistura, onde são adicionados cal, cloro e flúor. O reservatório de água tratada tem capacidade para 40.000 m³. Deste reservatório saem três adutoras, sendo duas de 2.100 mm e a outra de 2.500 mm de diâmetro que se divide em quatro alças: Alça Leste (em direção a São Miguel); Alça Oeste (em direção a Osasco); Alça Guaraú-Mooca e Alça Guaraú-Consolação. Destas alças saem derivações para os reservatórios de Jaçanã, Edu Chaves, Guarulhos, Penha, Cangaíba, Jardim Popular, Ermelino Matarazzo, São Miguel, Brasilândia, Freguesia do Ó, Pirituba, Vila Jaguara, Jaguaré, Mutinga, Bela Vista, Quitaúna, vila Iracema, Carapicuíba, Cohab Carapicuíba, Jardim Planalto, Vila Medeiros, Vila Maria, Santana, Mirante, Mooca, Vila Nova Cachoeirinha, Casa verde e Consolação.
3 COMPONENTES OPERACIONAIS DA ETA – ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA. 3.1
Equipamentos Santa Inês Estação de Guaraú e abastecida por cincos represas Jaguarí, Jacareí,
Cachoeira. Atibainha e Paiva Castro, chegando até estação do reservatório Santa Inês. Quadro abaixo consta vazão de cada reservatório.
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3.1.1 Reservatório Santa Inês. A Elevatória Inês tem por objetivo o recalque da água dos rios do Sistema, trazida ao reservatório do Juqueri por um complexo de barragem e tuneis, até o aqueduto superior que a levará a ETA do Guaraú, onde será tratada para distribuição. 3.1.2 Túnel – Adutor As águas do reservatório do Juqueri percorre um curto canal de adução que serão captadas por uma tomada de água equipada com dois jogos de comporta de
vagão e conduzidas as bombas através do túnel - adutor em pressão, de 1000m de comprimento e 4,40m de diâmetro. Para impedir corpos estranhos no túnel na tomada de água está instalado um conjunto de grades de 6,5 x 8,0 m,
em barras
de aço de seção retangular com inclinação de 15º e comporta principal de 3,8 x 3,8 m tipo deslizante que será utilizado para trabalhos de inspeção e manutenção no túnel, na chaminé de equilibro e nos condutos de sucção. Controlado por uma Válvula Borboleta com volante pedestal. Entre comporta principal e auxiliar foi instalado uma adufa de fundo de 150 mm de diâmetro também comandada por volante sobre pedestal colocado no coroamento para eventual esvaziamento do vão entre elas.
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3.1.3 Chaminé de Equilibro. Na extremidade de jusante do túnel – adutor está locada a chaminé e equilibro, do tipo cilíndrico vertical, com diâmetro de 10,00 m aproximadamente e altura de 64 metros. A alimentação das bombas ocorre por meio de condutos de sução que se derivam da chaminé de equilibro. 3.1.4 Galeria de Válvulas As válvulas Borboletas nos condutos da sucção foram colocados em galeria separada por motivos geologicos. Seus diamentros são de 2400 mm,flangeadas e luvas Dresser para compensar pequenos desalinhamento, remoçãoe obsorver dilatação ou contrações no trecho. Sã utilizadas para manutenção e acionada hidraulicamente por cilindros a óleo, sua operação é feita pela Sala de Comando. 3.1.5 Casa de Bombas. Estão situadas apenas as bombas com respepectivos motores, as vávulas esféricas ou cônica de fechamento dos condutos de recalque, e os sistemas de drenagem e de esvaziamento dos condutos.
São quatros bombas, três operante e uma reserva.
Cada uma com pacidade para 11 m³/s.
Altura manometrica de 119,6 metros .
Velocidade de 720 rpm dupla aspeiração e eixo horizontal.
Motores potencia nominal de 20,000 HP.
Trifasica de 13,2 KV , 60 HZ
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Foto e Perspectiva casa de bombas:
Fig. 11 - bombas
Fig. 12 - bombas
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4
EQUIPAMENTOS ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA GUARAÚ
Conforme a figura abaixo mostra etapas de tratamento
Fig. 13 - Etapas de Tratamento
Represas de água Bruta e Limpa consta medidores e indicadores: Medidores de Vazão:
Água bruta (afluente, com totalizador)
Água para lavagem (incluindo lavagem superficial)
Indicadores de Nível de água:
N.A no reservatório de água bruta (águas claras)
N.A nos filtros
N.A no reservatório de água tratada
N.A no reservatório da água para lavagem
N.A nos tanques de solução
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Outros Indicadores:
Perda de carga nos filtros
Qualidade de cloro carros de tanques
Turbidez do afluente e do efluente da estação
Turbidez de água na saída
4.1
Filtros
PH do afluente e efluente da estação
Residual de cloro na água tratada
1º Etapa Mistura rápida I da água bruta (sulfato de alumínio, cal, polieletrólito e
produtos químicos suplementares)
Fig. 14 - Misturador Rápido I
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4.2
2º Etapa Mistura rápida II floculação (polieletrólito, suspensão de cal, flúor, produtos
químicos suplementares e cloro) Características: Fabricante: LINK BELT Tipo: Eixo vertical suspenso com hélice diâmetro 2,75 m Números de pás: 4 Agitadores maiores gradiente: 5 HP Agitadores menores gradientes: 2 HP
Fig. 15 - Misturador Rápido II
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Capacidade das Etapas, Floculação, Decantadores e Filtros.
4.3
3º Etapa Decantador dados: Largura .......................................................................................................47 m Comprimento .........................................................................................124,5 m Profundidade lateral .................................................................................4,90 m Profundidade no centro ...........................................................................6,77 m Área de cada decantador ..................................................................... 5.852 m² Volume de cada decantador ...............................................................29.375 m³ Extensão dos Vertedores de saída ...........................................................906 m Numero de calhas coletoras ...........................................................................14 Espaçamento das calhas vertedoras .......................................................3,30 m Extensão de cada calha vertedora ........................................................30,20 m Cada decantador contem dois removedores mecânicos de lodo tipo
SQUAREX, círculos de raspagem de 46,85 m. já na parte final dos decantadores, onde acumula pequena deposição de lodo não contem remoção mecânica.
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Dados do equipamento: Fabricante .............................................................................................EIMCO Dimensão diametral ............................................................................46,85 m Potencia ...............................................................................................1 ½ HP Nº de rotação ........................................................................................1/2 rph Velocidade máxima periférica .............................................................1 m/min.
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Fig. 16 - Calhas Coletoras
4.4
4º Etapa Filtro dimensões: Dimensões internas em planta...................................................9,90 x 22,00 m Dimensões de meio filtro.............................................................4,00 x 22,00m Largura do canal central..........................................................................1,50 m Área útil de cada filtro.............................. ........................................176 m²/filtro Profundidade total................................................................................... 5,00 m Altura livre................................................................................................0,95 m Altura de água sobre o leito filtrante....................................... .................2,65 m Camada de antracito...............................................................................0,53 m Camada de areia.....................................................................................0,30 m Camada suporte......................................................................................0,46 m Topo das calhas ao leito filtrante.............................................................1,50 m Parte inferior das calhas ao leito filtrante................................................ 1,04 m Topo das calhas ao respaldo dos filtros..................................................2,10 m
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Fig. 17- Válvulas borboletas operadas pneumaticamente
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Fig. 18 - Detalhe do fundo dos filtros
25
4.5
Desinfecção Evaporadores: Fabricante....................................................................FISCHER E PORTER Tipo...........................................................................................7 – IV – 1008 Números de unidades ...................................................................................4
4.6
Cloradores Fabricante .....................................................................FISCHERCE PORTER Modelo ..............................................................................................S. 704500 Capacidade ..............................................................................................3,5 t/d Numero de unidades.........................................................................................4
5
INSUMOS OPERACIONAIS.
Insumos operacionais são itens e gastos importantes que fazem a ETA funcionar diariamente 24 horas. Os principais são os salários dos seus colaboradores, a energia elétrica e os produtos químicos para o tratamento da água. Durante nossa visita a ETA, vimos o funcionamento e foi nos passado os produtos químicos, o gasto com a energia e os salários dos colaboradores não foram abordados, abaixo relação dos produtos utilizados no processo do tratamento da água. O cloro é adicionado assim que a água chega à estação. Isso facilita a retirada de matéria orgânica e metais. Logo após o cloro, a água recebe cal ou soda, que servem para ajustar o PH aos valores exigidos nas fases seguintes do tratamento.
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Na estação usa-se o cloro no início do tratamento (pré-cio-ração), na água decantada (inter cloração) e na água filtrada (pós-cloração). A dosagem de cloro pode ter outros benefícios além dos objetivos principais de desinfecção. Pode auxiliar na redução da cor no processo de coagulação; pode reduzir gosto e odor da água; pode reduzir o potencial para criação de condições sépticas do lodo depositado; pode reduzir e controlar o crescimento de matérias orgânicas no meio filtrante e nas paredes dos decantadores. Por essas razões, o residual de cloro é mantido ao longo do processo. A póscloração tem a finalidade de proteger a água contra possíveis contaminações no sistema de distribuição. Por isso, o cloro residual livre na água tratada é mantido em torno de 1,5 ppm (mg/L). Na estação usa-se o cloro líquido que é fornecido por caminhões-tanque com capacidade de 18 toneladas. O cloro líquido passa para o estado gasoso através dos evaporadores instalados na casa de química, para ser dosado por cloradores de controle automático. O gás cloro é misturado à água tratada e aplicado nos diversos pontos do processo sob forma de ácido hipocloroso (H O Cl). O consumo diário de cloro é de aproximadamente 10 Toneladas.
Fig. 19 - CLORO
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Na Coagulação é adicionado sulfato de alumínio, cloreto férrico ou outro coagulante, seguido de uma agitação violenta da água. O sulfato de alumínio (Al2(SO4)3) líquido, que é adicionado na entrada da água bruta na estação, onde se tem a mistura rápida. E para correção do pH, de acordo com análises laboratoriais, pode ser adicionada cal à água. A reação entre o coagulante e a alcalinidade é rápida, ocorrendo em poucos segundos. O sulfato de alumínio líquido é descarregado nos oito tanques de armazenamento, com capacidade de 150m 3 cada. Destes tanques, o produto químico flui para os dosadores instalados imediatamente junto aos misturadores rápidos. A adição de sulfato de alumínio varia em função da vazão medida na entrada da estação ou pela qualidade da água, mantendo-se a mesma dosagem para qualquer alteração de vazão. O consumo de sulfato de alumínio utilizado a 58% de concentração é de 50 m3/dia.
Fig. 20 - SULFATO DE ALUMÍNIO
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O índice de 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 entr e 6,0 e 9,5. Na filtração a água atravessa tanques formados por pedras, areia e carvão antracito. Eles são responsáveis por reter a sujeira que restou da fase de decantação. É o processo pelo qual se adicionam compostos de flúor às águas de abastecimento público, a fim de que tenha teor adequado de íon fluoreto. Este teor varia de um local para o outro, de acordo com a temperatura média das máximas anuais. O objetivo da fluoretação é proporcionar aos dentes, enquanto se processa o seu desenvolvimento, um esmalte mais resistente e de qualidade superior, reduzindo na proporção de 65% a incidência de cárie dentária. Devido às qualidades químicas e ao custo de aquisição, a Sabesp está utilizando o ácido fluorsilícico para fluoretação da água. A dosagem de íon fluoreto colocado na água tratada da estação é de 0,6 ppm, devido ao teor natural de íon fluoreto encontrado na água bruta ser de 0,1 ppm, totalizando 0,7 ppm de residual. A montante dos filtros há um ponto de convergência dos canais. Aí estão instaladas duas unidades de misturadores rápidos mecânicos, onde poderá ser aplicado cloro, cal, polieletrólito e adicionais. É neste ponto que se faz a inter cloração. Após a mistura há uma distribuição da água através de canais para os 48 filtros existentes. Os filtros são constituídos por meios filtrantes e camada suporte. O meio filtrante é o carvão antracito e a areia. A camada suporte é formada por pedregulhos em camadas de diferentes granulometria.
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Cada filtro tem uma capacidade nominal de aproximadamente 0,6875 m 3/s e uma taxa de filtração contínua de 338 m 3/m2.dia. A lavagem contra corrente do filtro, efetuada a cada 30 horas aproximadamente, é determinada pelos valores de perda de carga e turbidez da água filtrada. Em cada lavagem de um filtro o volume de água gasto é de aproximadamente 1.175 m 3. O tempo de duração de cada lavagem é de aproximadamente oito minutos, a uma vazão de 2 m 3/s. A areia, sendo mais pesada, irá assentar mais rápido do que o antracito ao final de um período de lavagem contra corrente. Assim, o leito do antracito está sempre no topo do leito de areia. A água utilizada na lavagem dos filtros é reaproveitada ao escoar-se por um canal para dois tanques de recuperação da água de lavagem, retornando ao início do processo. Após a filtração é feita a correção final doPH da água, onde novamente se coloca a cal. O alcalinizante utilizado na estação é a cal. A ETA Guaraú dispõe de três pontos para aplicação de alcalinizante. A pré alcalinização é feita na água bruta, a interalcalinização na água decantada, e a pós alcalinização no canal de água filtrada. Cada etapa de alcalinização tem sua função no processo. A pré-alcalinização ajusta o pH ideal de alcalinização a interalcalinização auxilia o ajuste do pH final e facilita a remoção de compostos indesejáveis a pós-alcalinização ajusta o pH da água final para diminuir o ataque da acidez da água nas tubulações do Sistema Adutor Metropolitano e redes de distribuição, evitando a corrosão. A cal utilizada na ETA Guaraú é a cal virgem granulada, recebida em containers de 1.000 kg e transferida por sopradores do térreo ao sexto andar, onde fica o reservatório de armazenamento com capacidade para 270 t oneladas.
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A cal virgem é dosada e transformada em leite de cal por cinco extintores de cal, com um consumo diário de aproximadamente 20 toneladas. 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. O flúor também é adicionado à água. O flúor está na lista dos elementos que trazem efeitos fisiológicos benéficos. A fluoretação previne a perda de minerais do esmalte dos dentes, deixando-os mais resistentes a ação de agentes nocivos. Uma das principais finalidades do tratamento da água de um sistema público de abastecimento é evitar a proliferação de doenças entre a população. E, entre elas, está a cárie. A desinfecção da água com cloro é uma das técnicas mais antigas de tratamento. Desde que passou a ser utilizada, houve queda no índice de mortalidade infantil e redução das doenças provocadas pela água contaminada. A ETA Guaraú está equipada para utilizar dois produtos: polieletrólito e carvão ativado. Normalmente, utiliza o polieletrólito. O polieletrólito é aplicado na água coagulada com a finalidade de acelerar a floculação, decantação e filtração. O polieletrólito utilizado é a poliacrilamida, que é um polímero não iônico. O carvão ativado é utilizado para remover uma possível presença de sabor e odor na água, devido à poluição e à proliferação de algas na água bruta. Após a filtração, a água passa por uma unidade de mistura, onde são adicionados cal, cloro e flúor. O reservatório de água tratada tem a capacidade de 40.000 m 3. Diariamente são consumidos entre 80 a 100 toneladas de produtos químicos. Devido à preservação do manancial, da tecnologia adotada pela Sabesp e empenho
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dos seus técnicos. O Sistema Cantareira possui 100% de qualidade no índice de desempenho no processo de tratamento.
6 ANÁLISE FÍSICO-QUÍMICA DA ÁGUA POTÁVEL DISTRIBUÍDA À POPULAÇÃO As Estações de Tratamento de Água (ETA’s) têm a finalidade de transformar a água denominada bruta (sem tratamento e imprópria ao consumo humano) em água denominada potável (tratada e adequada ao consumo humano). Nesse processo, a qualidade da água do manancial abastecedor exerce influência direta no tipo de tratamento a ser adotado pelas ETA’s, a fim de que a mesma, ao final do processo, esteja dentro dos padrões de potabilidade adequados ao consumo humano, conforme legislação específica. No Brasil, a legislação que regulamenta o padrão de potabilidade de água para consumo humano é a Portaria nº2.914, de 12 de dezembro de 2011, do Ministério da Saúde. Esta Portaria “estabelece os procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade, e dá outras providências” .
Fig 21 - Chegada da água na ETA Guaraú
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Fig. 22 – Visita na ETA Guaraú
6.1
Agua Bruta Águas oriundas de mananciais superficiais (rios, lagos, barragens, entre
outros) ou subterrâneos (lençóis freáticos), desprovidas de qualquer tipo de tratamento e consideradas impróprias para o consumo humano.
6.2
Processo de Natureza Físico-química Conjunto de processos físicos e químicos necessários para transformar a
matéria-prima (água bruta) em produto final (água tratada/potável). O processo de tratamento de água ocorre em uma Estação de Tratamento de Água (ETA), a qual é composta por um conjunto de obras civis, materiais e equipamentos destinados à produção e à distribuição canalizada de água tratada/potável.
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6.3
Produto Final ou Água Tratada/Potável Água apropriada para o consumo humano cujos parâmetros microbiológicos,
físicos, químicos e radioativos atendam ao padrão de potabilidade de água destinada ao consumo humano, conforme legislação específica (Portaria nº2.914,
de 12 de dezembro de 2011, do Ministério da Saúde), não oferecendo riscos à saúde humana.
6.4
Análises Físico-Químicas e Bacteriológicas As análises realizadas na água bruta visam a determinação das
características físicas, químicas e biológicas da mesma, monitorando sua qualidade. As análises realizadas na água tratada visam a avaliação da eficiência do tratamento e os parâmetros de potabilidade exigidos. A seguir serão elencadas as principais análises realizadas nas águas bruta e tratada. 6.4.1 Parâmetros Físicos Turbidez: a turbidez da água se deve à existência de partículas em suspensão, de diferentes tamanhos e natureza química. Ex.: argila, compostos de origem vegetal, microorganismos. A turbidez é medida em equipamentos chamados turbidímetros, e a unidade de medida é o UNT (unidade nefelométrica de turbidez). A turbidez das águas brutas varia bastante, desde valores menores que dez, em lagos, até milhares de unidades em rios bastante poluídos. A água tratada deve apresentar turbidez menor que 1,0 UNT, para que o processo de desinfecção seja eficiente e para atendimento do padrão de potabilidade vigente. Cor: na água bruta, a cor normalmente é causada por compostos orgânicos de origem vegetal. Alguns destes compostos podem originar, quando submetidos à cloração, os chamados trihalometanos, suspeitos de serem agentes cancerígenos. Por isto, a água tratada deve apresentar valores de cor inferiores a 15 unidades. A cor pode ser dividida em cor real e cor aparente. Nas estações de tratamento normalmente mede-se a cor aparente, em equipamentos chamados colorímetros.
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Sabor e Odor: este parâmetro é de difícil avaliação, visto que a análise de sabor e odor é bastante subjetiva e depende das habilidades e treinamento dos analistas. Na água bruta, a presença de sabor e odor se deve, predominantemente, a compostos orgânicos originados pela atividade metabólica de algumas espécies de algas. O tratamento convencional não remove completamente estas substâncias, sendo necessário, muitas vezes, a utilização de carvão ativado para remoção das mesmas. Temperatura: a temperatura tem influência em todas as etapas do tratamento, e, também, na determinação de alguns parâmetros químicos, tais como pH e solubilidade de gases. Daí a importância do monitoramento da mesma nas águas bruta e tratada.
6.4.2 Parâmetros Químicos
PH: a medida do pH indica a acidez ou basicidade de uma solução. A escala de pH é de 0 a 14. Assim, soluções com pH abaixo de 7 são ditas ácidas e soluções com pH acima de 7 são ditas básicas. Os valores de pH nas águas bruta e tratada sofrem influência da temperatura e da presença de gases e sólidos dissolvidos. O controle do pH nas águas bruta e tratada é importante, pois o mesmo influencia as etapas de coagulação e desinfecção. O pH geralmente é medido em equipamentos específicos para este fim, através do método potenciométrico. Alcalinidade: a alcalinidade é definida como a capacidade da água em neutralizar ácidos. Pode ser atribuída à presença de carbonatos e bicarbonatos provenientes da ação erosiva da água sobre os solos e rochas. A alcalinidade influi no processo de coagulação, pois o sulfato de alumínio utilizado como agente coagulante reage com estes compostos originando o hidróxido de alumínio. A alcalinidade é medida através de titulação da amostra com ácido padronizado (concentração conhecida). Dureza: a dureza normalmente é devida à presença dos cátions Ca+2, Mg+2, sob a forma de bicarbonatos e carbonatos. Águas com elevada dureza não
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produzem espuma e incrustam tubulações de água quente e caldeiras. As águas subterrâneas costumam apresentar maior dureza que as águas superficiais. A dureza é determinada através de titulação da amostra com EDTA. Cloretos: o íon cloreto presente em águas superficiais pouco poluídas e distantes do litoral, normalmente é originário da dissolução de minerais. Concentrações elevadas de cloretos interferem na coagulação e conferem sabor salino à água. No caso da água tratada, altas concentrações de cloretos aceleram os processos de corrosão em tubos metálicos. A determinação dos cloretos se dá por titulação da amostra com nitrato de prata. Ferro e Manganês: o ferro e o manganês são encontrados mais comumente em águas subterrâneas. Contudo, podem ocorrer em águas superficiais (represas), associados a bicarbonatos e matéria orgânica. A presença de ferro e manganês na água tratada pode ocasionar o surgimento de manchas em roupas e louças e, em concentrações altas, conferir à água um sabor amargo adstringente. Estes metais normalmente são determinados por colorimetria ou por espectrofotometria de absorção atômica. Alumínio: o alumínio é um dos elementos mais abundantes na natureza; está presente na constituição da crosta terrestre, nos solos, nas plantas e nos tecidos animais. Além disso, compostos de alumínio também são bastante utilizados na indústria e no tratamento da água (sulfato de alumínio). A análise do alumínio na água tratada tem como objetivos o controle da eficiência do tratamento e o monitoramento dos níveis deste metal na água, pois o alumínio, em concentrações acima do limite estabelecido (0,2 mg/l), pode causar danos à saúde (neurotóxico). Fluoretos: águas superficiais dificilmente contêm flúor. Contudo, o mesmo adicionado à água tratada, em concentrações de 0,6 a 0,9 mg/l, por medida de saúde pública, para auxiliar na prevenção da cárie dentária. Águas subterrâneas podem apresentar teores variados de flúor, dependendo da formação geológica do solo que as rodeia. A análise de flúor pode ser realizada através dos métodos colorimétrico e potenciométrico.
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Oxigênio Dissolvido: o oxigênio presente na água provém, principalmente, da atmosfera e da fotossíntese. Em amostras provenientes de rios e represas, valores baixos de oxigênio dissolvido podem indicar contaminação por material orgânico, visto que, para decomposição da matéria orgânica, as bactérias aeróbias consomem oxigênio. Níveis muito baixos de oxigênio dissolvido podem causar a morte de peixes e outros seres aquáticos e o surgimento de odores desagradáveis. A determinação de oxigênio dissolvido é realizada através do “método Winkler”. Cloro Residual: na maioria das estações de tratamento de água existentes no Brasil, o cloro é adicionado à água filtrada com o objetivo de eliminar microorganismos patogênicos que possam estar presentes na mesma. Desta forma, este composto deve estar sempre presente em amostras de água tratada provenientes da estação de tratamento ou da rede distribuidora. O cloro normalmente é analisado através de método colorimétrico ou titulométrico. 6.4.3 Parâmetros Bacteriológicos Conforme já foi dito, a água pode ser o veículo de transmissão de muitas doenças, seja através da ingestão da mesma (cólera, febre tifóide, disenterias), ou pelo simples contato (escabiose, tracoma). As principais doenças associadas à água são causadas por bactérias e vírus. Estes microorganismos não se encontram usualmente no ambiente aquático e sua presença é devida à contaminação do mesmo por fezes de humanos contaminados. Sendo assim, a possibilidade da existência destes microorganismos patogênicos na água é determinada, de forma indireta, pelas análises de coliformes totais e Escherichia coli. Estas bactérias existem em grande quantidade no intestino humano e são eliminadas pelas fezes, de modo que sua ocorrência na água bruta demonstra que a mesma pode ter sido contaminada por fezes de humanos infectados. Assim, as bactérias do grupo coliforme são indicadoras da possibilidade de contaminação da água por agentes patogênicos. A detecção de coliformes totais e Escherichia coli é realizada através da técnica de substrato enzimático.
