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Estação de Tratamento de Água – GUARAÚ

1.1. Considerações Teóricas

A ETA Guaraú é uma estação do tipo convencional, compreendendo os seguintes processos de tratamento:

1.1.1. Coagulação

Na água bruta, além de partículas sedimentáveis, existem impurezas que se encontram em suspensão fina, estado coloidal ou suspensão (bactérias, protozoários e plâncton). A coagulação consiste em reações físico-químicas que ocorrem entre o coagulante e a alcalinidade para formar um precipitado. Como conseqüência os colóides da água bruta, ficarão desestabilizados, reduzindo ou neutralizando sua carga elétrica. Assim as partículas coloidais estarão prontas para serem agrupadas pela força mecânica ou hidráulica dos floculadores.

O coagulante utilizado é um sal de metal trivalente, geralmente alumínio ou ferro, que é adicionado na entrada da água bruta na estação, onde se tem a mistura rápida. A reação entre o coagulante e a alcalinidade é rápida, ocorrendo em poucos segundos

O sulfato de alumínio líquido, coagulante utilizado na ETA Guaraú, é descarregado nos oito tanques de armazenamento, com capacidade de 150m3 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, em média, de 50 m3/dia.

1.1.2. Floculação

Após a coagulação, as partículas coloidais estão prontas para serem agrupadas pela força mecânica ou hidráulica dos floculadores.

Os floculadores estão equipados com unidade de acionamento ou chicanas para transmitir energia à água, mantendo-a em movimento de turbulência relativamente suave. Conforme a água passa pelos floculadores, as partículas de impurezas colidem com as partículas sólidas suspensas e, aderindo umas às outras, aumentam de tamanho e densidade.

As câmaras de floculação de ETA Guaraú, são providas, cada uma, de doze floculadores dispostos em três perpendiculares, no sentido do escoamento. Assim, a água passa por três zonas de turbulência (alta, média e baixa), 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 o processo de decantação.

1.1.3. Decantação

Após a floculação, observando-se o aspecto da água, ficam evidentes os flocos formados pela agregação das impurezas,

A separação entre o decantador e floculador é feita por uma cortina de madeira ou difusor, evitando assim que se propague para o decantador a turbulência criada no floculador. Obtém-se com isto um movimento laminar com baixa velocidade, permitindo que os flocos sedimentem antes que a água seja coletada pelas canaletas dos decantadores. Os flocos, ao se depositarem, formam uma camada de lodo que é removida periodicamente quando o lodo acumulado começa a alterar a turbidez da água decantada, prejudicando os filtros ou continuamente através de raspadores de lodo

Nesta etapa espera-se uma remoção de turbidez entre 80 a 90 %

Na ETA Guaraú, o lodo é constantemente retirado, através dos braços dos removedores de lodo circulares, para um poço no centro do decantador, e bombeada para o canal de águas residuais da estação. Os braços dos removedores giram dando uma volta completa em 3 horas. Em cada decantador estão instalados dois removedores de lodo.

1.1.4. Filtração

É o processo que permite a remoção das frações de partículas de impurezas e partículas sólidas suspensas na água que não foram removidas no decantador. A água é conduzida aos filtros através dos canais de água decantada.

Os filtros são constituídos por meios filtrantes e camada suporte. O meio filtrante normalmente é composto por carvão antracito e a areia (dupla camada), somente areia (camada simples), ou areia grossa (alta taxa ou camada profunda). A camada suporte é formada por pedregulhos em camadas de diferentes granulometrias.

Os filtros possuem taxa de aplicação que variam de 180 m³/m².dia para o de camada simples, a 600 m³/m².dia para os de camada profunda, ficando os de dupla camada com taxas intermediarias, sendo estes os mais utilizados.

Os filtros são lavados em contra corrente em carreiras de filtração que vão de 15 a 40 horas aproximadamente, e o momento da lavagem é determinado pelos valores de perda de carga e turbidez da água filtrada. Em cada lavagem de um filtro o volume de água gasto varia de 800m³ a 1.000 m3, dependendo do tipo de filtro.

O tempo de duração de cada lavagem varia de oito a 15 minutos, a uma vazão de 2 m³/s.

A água utilizada na lavagem dos filtros é reaproveitada ao escoar-se por um canal para tanques de recuperação da água de lavagem, retomando ao início do processo.

1.1.5. Correção do pH

O alcalinizante utilizado nas estações é a cal (virgem ou hidratada). A pré-alcalinização é feita na água bruta 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 coagulação e 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, diminuindo a taxa de corrosão da mesma.

A ETA Guaraú dispõe de três pontos para aplicação de alcalinizante. Além da pré e pós, há a possibilidade de se efetuar uma inter-alcalinização. A cal utilizada na ETA Guaraú é a cal virgem granulada, recebida em containers de 1.000kg e transferido por sopradores do térreo ao sexto andar, onde fica o reservatório de armazenamento com capacidade para 270 toneladas.

A cal virgem é dosada e transformada em leite de cal por cinco extintores de cal, com um consumo diário de aproximadamente 20 toneladas.

1.1.6. Desinfecção

Consiste na destruição de microorganismos patogênicos capazes de causar doenças, ou de outros compostos indesejáveis

Na estação usa-se o cloro no início do tratamento (pré-cloração), 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:

a. pode auxiliar na redução da cor no processo de coagulação

b. pode reduzir o potencial para criação de condições sépticas do lodo depositado

c. 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 pós-cloração tem a finalidade de proteger a água contra possíveis contaminações no sistema de distribuição. Por isso, o cloro residual livre na água tratada deve ser mantido de forma que o residual encontrado nos cavaletes seja superior a 0,5 ppm.

Na estação usa-se o cloro líquido que é fornecido por caminhões tanque com capacidade de 18 a 22 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 (HOCI) preferencialmente.

O consumo médio diário de cloro, na ETA guaraú, é de aproximadamente 10 toneladas.

1.1.7. Fluoretação

É o processo pelo qual se adicionam compostos de flúor às águas de abastecimento público, a fim de que tenham 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 na água tratada da estação é calculada levando se em consideração o teor de íon fluoreto encontrado na água bruta totalizando em média 0,7 ppm de residual.

1.1.8. Produtos auxiliares

A. Remoção de gosto e odor

A eutrofização dos mananciais propicia florações de algas, que causam, entre outros, problemas, a ocorrência de gosto e odor na água. Para remover estas substâncias, utiliza-se carvão ativado em pó, que tem a propriedade de adsorver determinados compostos orgânicos.

O carvão ativado em pó tem granulometria bem definida. Cada um dos grãos de carvão possui microporos, também de tamanho definido. Estes microporos têm a propriedade de reter substâncias causadoras de gosto e odor, além de outros compostos orgânicos.

A aplicação de carvão em pó é feita por meio de uma suspensão em água. Uma vez que o processo de adsorção se dá em meio aquoso, é necessário aplicar vácuo à mistura carvão/água, a fim de expulsar o ar dos microporos, preenchendo os com água.

B. Oxidação avançada

Em alguns casos o uso de cloro como oxidante no inicio do processo não é adequado ou pode prejudicar o tratamento ou a qualidade da água. Em eventos de floração de algas, a aplicação de cloro ocasiona a lise da membrana celular das algas, liberando toxinas e outras substâncias causadoras de gosto e odor. Alem disso, o uso concomitante do cloro e do carvão ativado diminui a eficiência de ambos, uma vez que o cloro oxida a superfície do carvão. Por outro lado, quando a depleção de oxigênio dissolvido no manancial, ocorre ressolubilização de ferro e manganês do sedimento o que causa problemas de qualidade da água final.

Nesses casos, existe a necessidade de se utilizar oxidantes alternativos, que não interfiram na aplicação de carvão e também não provoquem a lise da membrana celular das algas. O oxidante mais indicado para estes casos é o permanganato de potássio, que é um oxidante mais seletivo que o cloro. Assim, quando aplicado em concentrações em torno de 1,0 mg/L, ele oxida preferencialmente Ferro II e Manganês II (formas solúveis), não lisando as células de cianobactérias e não prejudicando a capacidade adsortiva do carvão em pó.

C. Auxiliares de Floculação

Uma vez adicionado o sal de ferro ou alumínio, inicia-se a formação de flocos (coagulação). Estes, em condições hidráulicas adequadas, devem aglomerar-se até atingirem o tamanho e peso ideais para que possam sedimentar.

A fim de auxiliar a formação de flocos, bem como torná-los maiores e mais pesados, adicionam-se polímeros orgânicos em conjunto com os sais metálicos.

Os auxiliares de floculação são, em geral, polímeros de alto peso molecular. Quanto à carga, classificam-se em catiônicos, aniônicos e não iônicos, de alta, média e baixa carga. A escolha do melhor polímero a ser utilizado dependerá das características da água a ser tratada.

As longas cadeias precisam ser ativadas para que o polímero tenha eficiência máxima. A ativação consiste em aplicar uma agitação adequada, quando da mistura do polímero com a água, para “abrir” as cadeias e permitir a interação entre o polímero e o floco.

A ETA Gauraú está equipada para utilizar dois produtos:polieletrólito e carvão ativado. Normalmente, utiliza o polieletrólito. O polieitrólito é aplicado na água coagulada com a finalidade de acelerar a floculação, decantação e filtração. O polieletrólito utilizado é a poliacrilamida, que é um pólímero não iônico.