Disponível a qualquer momento, basta abrir a torneira para que a água flua sem esforço para o seu lavatório, quer pretenda beber, cozinhar ou tomar banho. Este simples jato de água é suficientemente abundante para ser considerado seguro para utilização sem qualquer tratamento adicional, nem fervura nem filtragem. Mas, alguma vez pensou como é que este fluxo de água chega a sua casa?
Lagos, rios e aquíferos subterrâneos têm água na sua forma bruta, o que pode parecer apelativo inicialmente, mas está longe de ser adequada para consumo humano ou para ser devolvida à natureza, a menos que seja submetida a procedimentos de tratamento. É aqui que as estações de tratamento de água asseguram a manutenção da saúde dos cidadãos, ao mesmo tempo que são capazes de proteger o território. Por isso, são de extrema importância para a saúde pública e a proteção do ambiente.
Introdução aos processos das estações de tratamento de água
Uma estação de tratamento de água é uma instalação refinada onde a água é submetida a vários processos para remover contaminantes, de modo a tornar a água segura para utilização. No caso da água potável, o produto final deve ser potável, ou seja, seguro para consumo. No caso das águas residuais, o objetivo é tornar a água usada de casas, empresas e indústrias suficientemente limpa para ser descarregada em segurança nos rios, lagos ou oceanos, reduzindo assim significativamente qualquer dano potencial para o ambiente. Embora estes passos relativos à tecnologia utilizada dependam da qualidade da fonte de água, o princípio principal mantém-se constante.
Estes sistemas incluem sistemas complexos e inter-relacionados de tanques, condutas, dispositivos de filtragem, dispositivos de dosagem de produtos químicos, bombas e sistemas de controlo. A realização de cada etapa depende do equilíbrio preciso do fluxo de água, da dosagem de produtos químicos, das reacções e dos tempos de filtragem. Tudo isto se conjuga num objetivo único de equilíbrio sem avarias de todas as partes.
Passo 1: Explicação da coagulação e da floculação
Um dos primeiros passos no tratamento da água bruta destina-se normalmente a tratar as pequenas partículas que não conseguem assentar por si próprias. Trata-se da coagulação e da floculação.
Imagine uma água não tratada que contém formas em miniatura de solo e materiais orgânicos suspensos. Estas partículas têm frequentemente uma ligeira carga eléctrica negativa que as faz repelir-se umas às outras e permanecer suspensas. No tratamento da água, é a adição de coagulantes, tais como sais com carga eléctrica positiva como o sulfato de alumínio (alúmen), que transforma a água. Esses coagulantes neutralizam as cargas negativas das partículas para que elas possam se precipitar juntas.
Depois de abrandar a velocidade de mistura para garantir que os flocos não se separam e que se evita o jade, é possível gerar aglomerados macios suficientemente grandes para serem distinguidos a olho nu. Estes aglomerados, designados por "flocos", podem ser facilmente removidos durante a filtração ou outros processos de lavagem induzida. Condições óptimas para uma adição eficiente de coagulante e um controlo fiável da mistura resultam na formação de aglomerados robustos que são facilmente recuperáveis em fases posteriores.
Etapa 2: Sedimentação para remoção de sólidos
O passo seguinte à formação de flocos consiste em os intestinos do equipamento de tratamento de água efectuarem movimentos suaves e bruscos, resultando num movimento suave de sloshing que permite a sedimentação, também conhecida como clarificação; a fase ideal para eliminar o excesso de água.
A água que contém os flocos é encaminhada para grandes tanques de sedimentação tranquilos. Os flocos beneficiam agora da ação da gravidade. Uma vez que os flocos são mais densos do que a água que os rodeia, afundam-se progressivamente no fundo do tanque, acumulando-se numa camada de lodo. No topo, encontra-se a água com muito menos impurezas, designada por sobrenadante, que sai da cuba e passa à fase seguinte do tratamento.
A sedimentação completa, sem problemas, a maior parte da turbidez e da carga de sólidos em suspensão da massa de água. As lamas em repouso na superfície do fundo são periodicamente extraídas da bacia para posterior refinamento ou despejo. Esta transferência de água sobrenadante para o tanque seguinte, ao mesmo tempo que se controla a remoção das lamas, requer métodos precisos e desconectados para gerir o fluxo de fluido sem perturbar o processo de sedimentação ou criar bloqueios. A remoção eficiente de sólidos depende do controlo ótimo da água que entra e sai destes tanques.
Passo 3: Filtração para garantir a clareza da água
Algumas partículas minúsculas, juntamente com alguns microrganismos, ainda permanecem presentes após a sedimentação. A filtração removerá eficazmente essas impurezas, assegurando que a água é tão limpa e clara quanto possível.
Um filtro é uma barreira composta por vários materiais através dos quais a água é filtrada. Os tipos de filtragem mais comuns incluem:
-
Filtração por membranas: Utilizam membranas semipermeáveis com pequenos orifícios chamados poros para filtrar a água. Inclui a microfiltração (MF), a ultrafiltração (UF), a nanofiltração (NF) e a osmose inversa (RO). Cada um destes métodos remove partículas mais pequenas, agentes patogénicos, sólidos dissolvidos e até iões. De todos os métodos, a filtração por membranas é a tecnologia mais avançada quando se pretende obter água extremamente pura.
À medida que a água é filtrada, as partículas em suspensão e os microrganismos são apanhados no meio filtrante, bem como na superfície das membranas. Os filtros podem ser limpos, mas só depois de se ter registado uma acumulação. Os filtros são limpos através de retrolavagem, em que a água limpa é bombeada para trás através de um filtro para remover o material acumulado, sendo depois tratada ou eliminada.
O controlo da circulação pode ser definido como o controlo das vias de circulação da água, que é essencial durante o processo de filtração. A água tem de ser encaminhada através de determinados leitos filtrantes e é necessário manter determinados caudais, iniciar ciclos de retrolavagem e fechar unidades para manutenção. Todas estas actividades necessitam de controlo da água e, sem um controlo preciso, os sistemas de filtração não podem funcionar de forma fiável ou eficiente.
Etapa 4: Desinfeção para água potável segura
Para garantir que a água potável é segura são necessários vários passos, mas talvez o mais crítico seja a desinfeção. Embora a filtragem possa fazer um bom trabalho, ameaças como vírus, parasitas e bactérias podem permanecer presentes. Estes microrganismos representam uma séria ameaça para a saúde se estiverem activos, razão pela qual é utilizada a desinfeção, concebida especificamente para os neutralizar e matar.
| Método de desinfeção |
Princípio |
Vantagens |
Desvantagens |
Notas |
| Cloragem |
Oxidação química |
Eficaz, relativamente barato, deixa proteção residual nos tubos |
Pode formar subprodutos de desinfeção (DBPs), problemas de sabor/odor, requer um manuseamento cuidadoso |
Mais utilizado a nível mundial. |
| Desinfeção UV |
Físico (radiação UV) |
Eficaz contra uma vasta gama de agentes patogénicos, sem resíduos químicos, sem DBPs |
Não há proteção residual nas condutas, a turbidez pode reduzir a eficácia |
Muitas vezes utilizado em conjunto com o cloro para proteção residual. |
| Ozonização |
Oxidação química (ozono) |
Desinfetante muito potente, eficaz contra os agentes patogénicos resistentes ao cloro, reduz o sabor/odor |
Sem proteção residual, custo elevado, meia-vida curta, requer geração no local |
Muitas vezes utilizado como desinfetante primário, seguido de cloração para obter resíduos. |
A desinfeção pode ser realizada através de vários métodos, e a fonte de água, juntamente com a regulamentação dos custos, determina qual deles. A combinação de vários métodos é comum quando a desinfeção é aplicada.
Independentemente do método, a obtenção de uma desinfeção eficaz exige um controlo meticuloso, quer da dose de desinfetante aplicada nos métodos químicos, quer do tempo de contacto da água com o desinfetante noutros métodos. Um tempo de contacto muito curto, juntamente com uma quantidade insuficiente de desinfetante, permitirá a sobrevivência de alguns agentes patogénicos, enquanto uma quantidade excessiva de desinfetante químico causará problemas de sabor e odor, para além de outros subprodutos nocivos. Para a segurança microbiana, a água da instalação tem de ser segura, a água quimicamente segura tem de ser isenta de microrganismos, pelo que deve ser feito o controlo do caudal através da unidade de desinfeção, bem como o controlo da adição de produtos químicos. Este grau de precisão depende de sistemas de controlo fortes e rápidos.
O papel crucial das válvulas no tratamento de água
Durante as várias fases do tratamento da água numa estação, incluindo a entrada do pré-tratamento, a entrada do tratamento avançado, a adição de produtos químicos, a filtração, a desinfeção e a distribuição, a eletricidade desempenha um papel significativo e serve como fonte de energia primária. Além disso, as bombas também têm sido acionadas eletricamente. Um componente que muitas vezes não tem recebido a devida atenção, mas que faz um trabalho importante quando se trata de controlar os fluxos de água, são as válvulas, porque controlam e gerem o fluxo de água. As válvulas são trabalhadores obsoletos que controlam e gerem o fluxo de água, de produtos químicos, de ar e até de lamas no interior das complexas instalações de tubagens.
As várias funções desempenhadas pelas válvulas:
| Função da válvula |
Descrição |
Importância no tratamento da água |
| Ligado/Desligado (Isolamento) |
Iniciar ou parar completamente o fluxo para isolar secções de tubagem ou equipamento. |
Essencial para manutenção, reparações, derivação do sistema e isolamento de secções para limpeza ou inspeção. |
| Regulação do caudal |
Controlo da quantidade de fluido que passa através da válvula. |
Crítico para manter os caudais ideais nos processos de tratamento (por exemplo, filtração, tempo de contacto), dosagem precisa de produtos químicos e controlo da pressão. |
| Controlo direcional |
Mudança do trajeto do fluxo de fluido entre diferentes condutas ou processos. |
Necessário para direcionar a água através de diferentes unidades de filtragem, gerir ciclos de retrolavagem ou reencaminhar o fluxo durante a manutenção. |
| Controlo da pressão |
Regulação da pressão no sistema. |
Importante para proteger o equipamento, assegurar um fluxo consistente e otimizar o desempenho do processo. |
| Segurança/Proteção |
Impedir o refluxo, aliviar o excesso de pressão ou atuar como encravamentos de segurança. |
Protege contra a contaminação por refluxo, protege o equipamento contra a sobrepressurização e assegura sequências operacionais seguras. |
O papel das válvulas automatizadas nas estações de tratamento de água (equipadas com actuadores eléctricos, pneumáticos ou hidráulicos) é da maior importância. À medida que as estações se tornam mais actualizadas e automatizadas para melhorar a eficiência, reduzir os custos operacionais e aumentar a fiabilidade, as válvulas de água têm de funcionar a um nível mais elevado. Os sistemas SCADA são capazes de controlo remoto; e as válvulas automatizadas respondem instantaneamente a sinais para ajustar o caudal, mudar de caminho ou isolar secções, monitorizando e optimizando todo o processo de tratamento de água em tempo real.
A qualidade e a fiabilidade das soluções de válvulas assumem grande importância para este fim. Uma válvula que não funcione corretamente pode causar um tratamento inadequado, uma utilização excessiva de produtos químicos, danos no equipamento e na segurança da água tratada. Estas válvulas para o tratamento da água requerem materiais altamente específicos, como a resistência à corrosão, um controlo preciso para a dosagem de produtos químicos e uma forte automatização para garantir a fiabilidade.
Conhecendo estes requisitos rigorosos de várias indústrias, incluindo tratamento de água, processamento químico e produção de energia, a Vincer estabeleceu-se em soluções de válvulas automatizadas desde 2010. Para o servir, adaptámos toda uma gama de válvulas automatizadas, incluindo válvulas de esfera eléctricas, válvulas de borboleta eléctricas, válvulas de gaveta eléctricas e válvulas de controlo para satisfazer as especificações rigorosas das estações de tratamento de água em todo o mundo.
Devido à nossa ênfase na automação, as nossas válvulas são concebidas para funcionar de forma fiável em todos os sistemas de controlo integrados. Com as nossas válvulas fabricadas a partir de matérias-primas de alta qualidade e elementos de vedação importados, garantimos que suportam os meios agressivos e muitas vezes corrosivos do tratamento de água, mantendo uma excelente resistência ao desgaste, tolerância a altas temperaturas e uma vida útil prolongada.
A Vincer responde a diferentes necessidades, quer se trate de uma válvula eléctrica de gaveta robusta para isolar tubagens de grande diâmetro, de uma válvula eléctrica de esfera precisa para uma injeção química exacta ou de uma válvula de controlo modulante para ajustar os pontos de regulação com base nas informações em tempo real dos sensores.
Tratamento de águas residuais: Uma visão geral
Este artigo centrou-se nos principais aspectos da água potável, embora seja necessário mudar de velocidade e centrarmo-nos por um momento no tratamento das águas residuais. O tratamento envolve a água usada proveniente de habitações, estabelecimentos comerciais e mesmo instalações industriais, onde a concentração de poluentes é significativamente maior em comparação com a da água de origem bruta. O objetivo aqui é garantir que a água seja tratada a um nível tal que, quando libertada na natureza, não cause danos.
Embora as abordagens possam diferir no tratamento das águas residuais, parecem girar sempre em torno dos mesmos princípios fundamentais, colocando uma tónica adicional na decomposição biológica dos resíduos. Normalmente, algumas das etapas incluem o seguinte: tratamento preliminar, que inclui a triagem e a remoção de grãos, tratamento primário, que envolve sedimentação, tratamento secundário, que inclui processos biológicos, como lamas activadas ou filtros de gotejamento, seguidos de sedimentação secundária e, se necessário, tratamento terciário, que inclui desinfeção, juntamente com filtração avançada e esgotamento de nutrientes. Além disso, o tratamento de lamas é também um dos principais componentes das estações de tratamento de águas residuais.
Tal como nas estações de tratamento de bebidas, as válvulas são uma parte necessária do sistema nas estações de tratamento de águas residuais. Gerem a entrada de águas residuais, controlam os processos de arejamento (o ar permite uma melhor decomposição do material no tratamento biológico), controlam o fluxo de lamas entre tanques, controlam o fluxo através de diferentes unidades de tratamento e controlam o fluxo de efluentes tratados. Além disso, a natureza grosseira das águas residuais, como os gases corrosivos, dificulta o controlo da conceção das válvulas e dos materiais. Para um funcionamento adequado do sistema, os sistemas de infra-estruturas de águas residuais devem funcionar de forma segura, conforme e eficiente, o que torna essencial a utilização de soluções fiáveis de válvulas automatizadas. A gama de válvulas industriais da Vincer, concebida para condições difíceis e controlo preciso, também é adequada para os desafios das aplicações de tratamento de águas residuais.
Conclusão: Importância da água limpa
As estações de tratamento de água da engenharia moderna são uma das maravilhas da engenharia moderna, com a água a passar por uma miríade de fases diferentes, cada uma delas exigindo proezas científicas para produzir um produto final. Só através da lavagem com produtos químicos e da neutralização de agentes biológicos é que a água pode exigir normas de segurança prontas a serem fornecidas por uma estação de tratamento.
Para além de uma conceção de engenharia minuciosa para o hardware e o software, existe ainda todo um ecossistema dentro da instalação. Há supervisores, servidores e auxiliares químicos para a separação e, claro, administradores. As válvulas de controlo automatizadas desempenham o papel de um titereiro que faz fluir a força vital da instalação, comandando o equilíbrio entre a pressão e a temperatura, o que, sem elas, provocaria uma catástrofe para as unidades de manutenção dos sistemas estáveis, diretos e indirectos.
O acesso à água potável é uma necessidade humana fundamental e uma pedra angular da saúde pública e da sustentabilidade ambiental. Compreender o funcionamento das estações de tratamento de água proporciona uma maior apreciação deste serviço vital e das tecnologias, como as válvulas de automação avançadas, que o tornam possível, garantindo a disponibilidade contínua de água potável para as comunidades de todo o mundo.
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