Tratamentos Físico-Químicos

Aprovação em Química e Bioquímica I e II.

Aulas teóricas, teórico-práticas e laboratoriais.

Visitas de estudo.

De modo a garantir uma boa qualidade da água para consumo e melhorar a qualidade de algumas águas residuais é necessário proceder a diferentes tipos de tratamentos físico-químicos. O objetivo desta unidade curricular é conferir aos alunos as seguintes competências abaixo identificadas: -Enunciar a natureza das substâncias a remover nos tratamentos físico-químicos: substâncias dissolvidas, dispersões coloidais e substâncias em suspensão. -Entender e descrever os mecanismos envolvidos nas diferentes operações unitárias relativas aos tratamentos físicos e químicos. -Aplicar os conceitos teóricos de tratamentos físico-químicos lecionados nas aulas teórico-práticas e os relativos aos métodos analíticos laboratoriais.

Módulo 1. Aulas teóricas

1. INTRODUÇÃO: A importância das operações unitárias e das tecnologias no tratamento da água e dos efluentes.

2. EQUALIZAÇÃO E HOMOGENEIZAÇÃO: Avaliação do grau de homogeneização.

3.GRADAGEM, CRIVAGEM, TAMIZAÇÃO e DESARENAÇÃO. Princípios gerais de funcionamento e aplicações.

4. AGITAÇÃO E MISTURA: Conceito de agitação e de mistura. Definição de linha de corrente e de vortex. Descrição classificação de agitadores.

5. NEUTRALIZAÇÃO: Principais compostos químicos usados na neutralização de águas residuais e efluentes industriais. Neutralização ácido-base: curva de titulação potenciométrica e cálculo da dosagem. Neutralização com cal. Neutralização com lama de cal.

6. AMACIAMENTO: Definição de alcalinidade e dureza. Dureza cálcica e dureza magnésica. Definição de Índice de Langmuir. Determinação da quantidade de químicos a usar no tratamento: diagrama de barras.

7. OXIDAÇÃO QUÍMICA/PRECIPITAÇÂO: Reacções de oxidação-redução e principais agentes de oxidação. Aplicações a águas residuais industriais.

8. TRANSFERÊNCIA DE OXIGÉNIO: Coeficiente de transferência em água limpa e água residual. Efeito da temperatura, intensidade de mistura, geometria do tanque e características da água. Sistemas de arejamento: difusores e mecânicos (superficiais e submersos).

9. SEDIMENTAÇÃO/FLOTAÇÃO: Descrição do movimento de partículas no seio de um fluído sob a acção da gravidade. Tipos de sedimentação: discreta, floculenta, impedida e espessamento. Sedimentação discreta: Equação de Stokes e noção de velocidade terminal; cálculo da eficiência de remoção de partículas em suspensão. Sedimentação floculenta: teste de sedimentação floculenta; cálculo da percentagem de remoção.

10. FILTRAÇÃO/DESIDRATAÇÃO: Mecanismos de filtração. Equação de Karman-Kozenny. Modo de operação: filtração a pressão constante e filtração a velocidade de filtração constante. Tipos de filtros: filtro prensa, filtros de tela, filtros de vácuo, filtros de meios granulares (filtro de areia lentos e rápidos) e filtros de membrana (microfiltração, ultrafiltração e nanofiltração).

11. ADSORÇÃO. PERMUTA IÓNICA. OSMOSE INVERSA.. Princípios gerais de funcionamento e aplicações.

12. COAGULAÇÃO-FLOCULAÇÃO- Substâncias coloidais. Mecanismos de desenvolvimento de carga eléctrica superficial. Estabilidade coloidal. Conceito de coagulante e floculante. Mecanismos de destabilização de coloides – Modelo da dupla camada eléctrica. Coagulação utilizando electrólitos (sais de Fe e Al) e polielectrólitos. Determinação da dose de coagulante necessário (Jar Test). Aplicações.

13. DESINFECÇÃO – Processos de Desinfecção: Necessidade de desinfecção de água para consumo e de águas residuais. Métodos físicos (calor e radiação ultra violeta) e químicos (cloro, ozono, etc.). Características de um bom agente desinfectante; mecanismos de actuação e factores que influenciam a sua acção. Desinfecção utilizando compostos de cloro: Curva de carência de cloro (curva “breakpoint”). Noção de cloro residual  livre  e cloraminas e sua capacidade de desinfecção.

Módulo 2. Aulas teórico-práticas

Traçado de curvas de sedimentação e análise do teor de sólidos em suspensão, determinação do índice IVL;  Determinação da carência de cloro; Determinação de cloro residual e parâmetros; Análise do teor de cloro livre e cloraminas em água para consumo; Comparação de diferentes tipos de coagulantes e avaliação da eficiência do processo; Remoção da dureza de uma água; Determinação da quantidade de reagentes necessária e da quantidade de precipitado (lamas) formada durante o processo de amaciamento de uma água, por precipitação química. Representação da composição inicial e final de uma água num diagrama de barras, após ser submetida a um processo de amaciamento.

• - Pratica - 50.0%
• - Testes teórico - 50.0%

NAO

Metcalf & Eddy, 2003, George Tchobanoglous, Franklin L. Burton, H. David Stensel;  Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, 4th Edition;  McGrow Hill, 2003.

T. J. Casey , Unit Treatment Processes in Water and WasteWater engineering. John Wiley & Sons Inc. NY, 2004.