CURSO INDUSTRIA QUIMICA CMT ENSAIO DE TRATABILIDADE (JAR-TEST) MARCIO DE JESUS MECCA

Transcrição

1 CURSO INDUSTRIA QUIMICA CMT ENSAIO DE TRATABILIDADE (JAR-TEST) MARCIO DE JESUS MECCA

2 Importância do ensaio de Jar Test Obter Parâmetros de projetos otimizados (dimensionamento ETA e efluentes ETE ). TDH, Vs, Gmr, Gf, etc.(coagulação, floculação e sedimentação) Comparar e obter dosagens otimizadas de diferentes produtos químicos. Obter parâmetros e dosagens visando a automatização de ETA s. Determinação da dosagem ótima de coagulantes,polímeros e alcalinizante.

3 CARACTERÍSTICAS DAS ÁGUAS FÍSICA E ORGANOLÉTICAS Turbidez, Cor, sabor, odor, sólidos, temperatura, condutividade. QUÍMICA ph,alcalinidade,dureza,cloretos,ferro,nitratos,oxigênio,orgânico BIOLÓGICAS Algas,bactérias,vírus, protozoários,vermes, larvas de insetos. RADIOATIVAS Radiação alfa,beta e gama, radio, urânio

4 Alguns Parâmetros de Interesse Para o Ensaio de Jar - Test ph: é o símbolo para a grandeza química potencial hidrogeniônico. Essa grandeza indica a acidez, neutralidade ou alcalinidade de uma solução líquida.

5 Pela relação entre ph e poh, tem-se: ph + poh = 14 ph = -Log (H+) poh=-log (OH-)

6 PH ph- Valores de 0 a 14, sendo 7 neutro, menor que 7 acido,maior que 7 alcalino ph - é utilizado para expressar a acidez de uma solução. Importância:coagulação,filtração,desinfecção, e controle de corrosão. ph Baixo Águas corrosivas. ph Alto Águas incrustantes. Medidas: Potenciomêtricos, calorimétricos, fitas.

7

8

9 Alcalinidade Capacidade de neutralizar ácidos ph =12,3 a 9,4: OH e CO 3 ph = 9,4 a 8,3: CO 3 e HCO 3 ph = 8,3 a 4,4 : HCO 3 Determinação: Titulação com acido. Importância:Reage com o coagulante para a formação do floco, evita mudanças bruscas de ph. Portaria 518/05 alcalinidade de hidróxido ZERO

10 Importância Sanitária Reação do coagulante com a alcalinidade da água formando hidróxidos metálicos insolúveis. ALCALINIDADE Al 2 (SO 4 ) 3.14H 2 O + 3Ca(HCO 3 ) 2 CaSO 4 +6CO 2 + 2Al(OH) 3 +14H 2 O 1g de sulfato de alumínio requer 0,82g de alcalinidade na coagulação

11

12 Turbidez Partículas: na água em suspensão e em estado coloidal(1 a 10-3 µm). Presença: areia fina, silte, argila e microorganismos. Determinação: Turbidimetros, nefelómetros Quanto <Turbidez melhor desinfecção Padrão da Portaria 518/04 < 1 UNT

13 DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO DE PARTÍCULAS EM ÁGUAS NATURAIS 10-3 µm 1 µm Partículas dissolvidas Partículas coloidais Partículas em suspensão Cor real SDT Compostos dissolvidos 0,45 µm Turbidez Cor aparente SST

14 Remoção de Partículas na Água Colóides Para remoção é necessário aglomerar através da coagulação química, ou floculação biológica. Suspensões Para a remoção usa-se a simples sedimentação. Substâncias Dissolvidas - Para remoção usa-se oxidação e precipitação ou ainda, adsorção ou troca iônica, dependendo da característica dos íons ou moléculas que se pretende remover.

15 TURBIDIMETRO

16 TURBIDIMETRO HELLIGE

17 TURBIDIMETRO POLICONTROL

18

19

20 Importância Sanitária A turbidez indica também a qualidade estética das águas para abastecimento publico. O padrão de potabilidade da portaria MS 518/04 e de 5,0 UNT(unidades de turbidez). Nas ETAs, a turbidez e a cor,são parâmetros operacionais de extrema importância para o controle dos processos de coagulação floculação, sedimentação e filtração.

21 Importância Sanitária Para assegurar a remoção de enterovirus, cistos de giárdia ssp, e oocistos de cryptosporiduim sp, recomenda-se enfaticamente que para filtração rápida estabeleça como meta obtenção do efluente do filtrado com valores de turbidez inferiores a 0,5 UT em 95% dos dados mensais e nunca superior a 5 UT.

22 Importância Sanitária A turbidez elevada prejudica o processo de desinfecção, uma vez que os microorganismos podem se abrigarem, protegendo-se contra a ação do agente desinfetante. Daí a importância das fases iniciais do tratamento, para que a qualidade biológica da água a ser distribuída possa ser garantida.

23 Cor Aparente e Verdadeira Presença de substâncias húmicas. Cor aparente: amostra no estado natural Cor verdadeira: com remoção da turbidez.(por filtração ou centrifugação) Formação de trialometanos e organo halogenado (cancerígenas). na presença de cloro livre. Quanto Menor ph maior cor verdadeira. Padrão de aceitação portaria 518/04 =15UC Determinação: Disco visual ou calorimétricos

24 ENCONTRO DAS ÁGUAS AMAZONAS

25 IMPORTÂNCIA SANITÁRIA É UM PADRÃO DE POTABILIDADE DA PORTARIA 518/04 do Ministério da Saúde. 15UC padrão de aceitação 1 UC= 1 mgpt-co/l Presença de cor provoca repulsa psicológica pelo consumidor,pela associação com descargas de esgotos. A cor é padrão de classificação de águas doces de acordo com a resolução CONAMA 357/05.

26 IMPORTÂNCIA SANITÁRIA Nas ETAs, a cor é parâmetro fundamental não so como parâmetro de potabilidade como de controle da água bruta, da água decantada da água filtrada, servindo como base para dosagem de produtos químicos Por serem parâmetros de rápida determinação a cor e a turbidez são muito utéis nos ensaios de JAR-TEST

27 COLORÍMETRO ANALISER

28 COLORÍMETRO POLICONTROL

29 COLORÍMETRO POLICONTROL E ANALISER

30 COLORÍMETRO MÉTODO VISUAL

31 Resolução CONAMA 357/2005 Parâmetros / Classe Especial Coliformes Fecais (NMP/100 ml) Ausente ph - 6 a 9 6 a 9 6 a 9 Cor Natural <75 < 75 - Turbidez - < 100 < Oxigênio Dissolvido (mgo 2 /l) DBO 5-20 o C (mgo 2 /l) Ausente Fósforo Total (mg/l) Ausente 0,020 0,025 0,075 Nitrogênio Total (mg/l) Ausente Sólidos Dissolvidos Totais (mg/l)

32 Classificação das Águas em Função do Tratamento CONAMA 357/05 CLASSIFICAÇÃO Classe Especial Classe 1 Classe 2 Classe 3 TRATAMENTO Desinfecção Tratamento Simplificado Tratamento Convencional Tratamento Convencional

33 ÁGUA PARA CONSUMO HUMANO CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS CARACTERÍSTICAS RADIOLÓGICAS RESOLUÇÃO CONAMA N. 357 DE 2005 TRATAMENTO CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS CARACTERÍSTICAS RADIOLÓGICAS PADRÃO DE POTABILIDADE (PORTARIA MS518 DE 2004)

34 Fluxograma simplificado do processo de tratamento de água Pré-oxidação com alternativos cloro Pré-oxidantes Produtos Químicos Desinfecção com cloro Lodo Subprodutos Água potável

35 TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO Manancial Coagulação Floculação Sedimentação Polímero Agente oxidante Correção de ph Fluoretação Desinfecção Filtração Alcalinizante Água final

36 CICLO COMPLETO

37 Coagulação Definições: É o processo para transformar pequenas partículas em grandes agregados (O Melia/Sanks, 1982); O condicionamento químico dos colóides é O condicionamento químico dos colóides é conhecido como coagulação e envolve a adição de produtos químicos que modificam as propriedades dos colóides, ampliando a remoção (Qasim, Mothley e Zhu, 2000);

38 Objetivo da Coagulação Desestabilizar a suspensão coloidal, tanto em água quanto em esgoto, sendo representada por dois fenômenos: Químico Reação do coagulante com a água com formação de espécies hidrolisadas com carga positiva.os fatores determinantes do rumo ou do mecanismo da coagulação são basicamente o ph da coagulação e a dosagem do coagulante metálico.

39 Objetivo da Coagulação Físico Transporte das espécies hidrolisadas para estabelecer contato com as impurezas presentes na água (processo muito rápido, com duração de 0,1 a 100 segundos).

40 Emprego da Coagulação Remoção de materiais coloidais. Tratamento das águas superficiais para remoção da turbidez, da cor e dos microrganismos patogênicos; Tratamento de efluentes (remoção de algas, fósforo) Tratamento de efluentes para reuso

41 DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO DE PARTÍCULAS EM ÁGUAS NATURAIS 10-3 µm 1 µm Partículas dissolvidas Partículas coloidais Partículas em suspensão Cor real SDT Compostos dissolvidos 0,45 µm Turbidez Cor aparente SST

42 Comparação de Tamanho de Impurezas Material Tamanho da Partícula (µ) Vírus 0,005 0,01 Bactérias 0,3-3 Pequenos colóides 0,001 0,1 Grandes colóides 0,1-1 Partículas do solo Areia 500 Flocos da coagulação química

43 PROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA GUARAÚ (SABESP)

44 PROCESSO DE COAGULAÇÃO CALHAS PARSHALL ETA CARAGUATATUBA

45 PROCESSO DE COAGULAÇÃO CALHAS PARSHALL ETA CAMPOS DO JORDÃO

46 COAGULAÇÃO ETA CUIABÁ

47 COAGULAÇÃO JAR - TEST

48 COAGULAÇÃO NO JAR TEST Encher os jarros do jar test com água bruta bem homogeneizada. Variar as dosagens do coagulante,alcalinizante ou polímero, em função das características da água bruta, buscando as dosagem mais próximas das utilizadas na ETA. Procurar no gráfico de gradiente de velocidade do jar test o gradiente mais próximo, do gradiente utilizado na ETA(Tipo de misturador rápido utilizado na ETA). Por exemplo calha parshall Gmr = 1200 s -1 Verificar também o tempo de detenção. Para mistura rápida alguns segundos.

49 EQUIPAMENTO JAR - TEST

50 Floculação Definições: É a fase de mistura lenta, que segue após a dispersão do coagulante por mistura rápida, com o propósito de acelerar a colisão das partículas causando a aglomeração dos colóides que foram eletrostaticamente desestabilizados (Kawamura, 2000); O estágio da floculação no processo de tratamento de água é a agregação ou crescimento das suspensões coloidais desestabilizadas (Armirtharajah/Sanks, 1982); O condicionamento físico é conhecido como floculação. Este processo envolve misturar lentamente a suspensão para acelerar o contato interpartículas, que promove a aglomeração dos colóides em grandes flocos, otimizando a sedimentação (Qasim, Mothley e Zhu, 2000);

51 Floculadores Mecânicos Floculador mecânico de paletas com eixo horizontal

52 Floculadores Hidráulicos Floculadores hidráulicos de fluxo helicoidal: Cox e Alabama

53 Floculadores Hidráulicos Floculador hidráulico de chicanas com fluxo vertical Floculador hidráulico de chicanas com fluxo horizontal

54 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA DUARTINA (SABESP) FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

55 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO FLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL

56 FLOCULADOR MECANICO ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

57 FLOCULADOR ETA SÃO GONSALO - CUIABÁ

58 Floculação no Jar - Teste Após o tempo de mistura rápida (Tmr) Coagulação, reduzir a rotação do equipamento para o valor correspondente ao gradiente de velocidade médio do floculador (Gf) da ETA. Desligar o equipamento após o tempo de Floculação (Tf).Tempo de Detenção Hidráulico do Floculador Td = Volume Tanque de floculação Vazão ETA

59 FLOCULAÇÃO NO JAR TEST

60 DECANTAÇÃO CONVENCIONAL A sedimentação é o fenômeno físico em que, devido à ação da gravidade, as partículas suspensas apresentam movimento descendente em meio líquido de menor massa específica. Como as partículas coloidais presentes na água apresentam baixa velocidade de sedimentação, torna-se imprescindível a coagulação química nas estações de tratamento de água, visando a redução da quantidade de material suspenso e dissolvido antes da filtração rápida.

61 Velocidade e Tempo de Sedimentação das Partículas Tamanho da partícula (µ ) Tipo Velocidade de sedimentação (mm/s) Tempo de sedimentação 100 Areia fina 7,9 38 segundos 10 Silte 1,5 x ,85 horas 1 Bactéria 1,5 x ,7 dias 0,1 Colóide 1,5 x ,1 anos 0,01 Colóide 1,5 x anos

62

63 Sedimentação/decantação

64 Sedimentação

65

66 SEDIMENTAÇÃO NO JAR - TEST -APÓS TEMPO DE FLOCULAÇÃO (MISTURA LENTA). -DESLIGAR O EQUIPAMENTO DO JAR TEST, LEVANTAR AS PALETAS DOS AGITADORES. -COLETAR AMOSTRAS DE TEMPOS EM TEMPOS NO ORIFICIO DE SAÍDA DOS JARROS. -MEDIR A TURBIDEZ REMANECENTE DE CADA JARRO -DETERMINAR A VELOCIDADE DE SEDIMENTAÇÃO

67 SEDIMENTAÇÃO JAR - TEST

68 - Dadas as dificuldades de se prever, por meio de modelação matemática, a sedimentação de partículas floculentas, recorrem-se a ensaios de floculação e sedimentação em aparelhos de laboratório (Jar -Teste). - NBR PROJETO ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA

69 SEDIMENTAÇÃO NO JAR-TEST 7 cm 7 cm

70 Velocidade de sedimentação no jar test. V = H/T Onde. V= Velocidade de sedimentação cm/min H= Altura da tomada de coleta da amostra no jarro(cm) normalmente igual a7cm T = Tempo entre coletas de amostras minutos. Exemplo: Coleta feita a 3 minutos após a desligar o jar test. V = 7cm / 3minutos = 2,33 cm/minutos

71 CALCULO DA VAZÃO DO DOSADOR Q dosador = Q ETA x D jar test / Conc. Onde: Q dosador = Vazão do Dosador (L/S) Q ETA = Vazão da ETA (L/S) D jar test = Melhor dosagem encontrada no Jar Test Conc = Concentração da solução a ser dosada no Tanque ( mg/l)

72 Exemplo Determinar qual a Vazão da bomba dosadora, para tratar a Vazão de uma ETA 50L/s, a melhor dosagem de sulfato de alumínio, encontrada no ensáio de JAR TEST, foi de 15 mg/l.a concentração do sulfato de alumínio a ser dosado e de 5%. Dados: DDosador =? QETA = 50L/S ; Djar-test = 15 mg/l, Conc. = 5% = 5g/100ml = 50g/L Conc. = mg/l

73 CALCULO DA VAZÃO DO DOSADOR Q dosador = Q ETA x D jar test / Conc. Onde: Q dosador = 50 L/s x 15 mg/l / mg/l Q dosador = 0,015 L/S = 15,0 ml/seg= 900 ml/min

74 Tabela 6 - Padrão de aceitação para consumo humano PARÂMETRO UNDADE VMP(1) Alumínio mg /L 0,2 Amônia (como NH3 ) mg /L 1,5 Cloreto mg /l (2) 250 Cor aparente UH(2) 15 Dureza mg /L 500 Etilbenzeno mg /L 0,2 Ferro mg /L 0,3 Manganês mg /L 0,1 Monoclorobenzeno mg /L 0,12 Odor - Não objetável(3) Gosto - Não objetável(3) Sódio mg /L 200 Sólidos dissolvidos totais mg /L 1000 Sulfatos mg /L 250 Sulfeto de hidrogênio mg /L 0,05 Surfactantes mg /L 0,5 Tolueno mg /L 0,17 Turbidez UT(4) 5 Zinco mg /L 5 Xileno mg /L 0,3

75 MUITO OBRIGADO MARCIO DE JESUS MECCA