Métodos de Tratamento de Água e de Efluentes Líquidos

Código:

AMB3002

Sigla:

AMB3002

Nível:

300

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Ciências do Ambiente

Ocorrência: 2021/2022 - 1S

Ativa?	Sim
Página Web:	http://elearning2.fc.up.pt/aulasweb0910/course/view.php?id=1345
Unidade Responsável:	Departamento de Geociências, Ambiente e Ordenamento do Território
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Ciências e Tecnologia do Ambiente

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
L:CTA	29	Plano estudos a partir do ano letivo 2016/17	3	-	6	56	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

OBJETIVOS GERAIS

Formação científica e tecnológica em métodos físicos, químicos e biológicos de tratamento de águas e águas residuais. Qualidade da água.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS para os quais a disciplina deve contribuir:

1 - Saber aplicar conhecimentos e ter capacidade de compreensão dos problemas 2 – Adquirir capacidade de resolução de problemas e de construir e fundamentar a sua própria argumentação 3 - Adquirir capacidade de recolher, selecionar e interpretar a informação relevante sobre um determinado assunto, habilitando a fundamentação das soluções preconizadas e os juízos emitidos, incluindo a análise dos aspetos sociais, científicos e éticos relevantes 4 - Adquirir capacidade de comunicar informações, ideias, problemas e soluções, tanto a públicos constituídos por especialistas como por não especialistas 5 - Adquirir competências para uma aprendizagem ao longo da vida, com elevado grau de autonomia.

Resultados de aprendizagem e competências

Permitir desenvolver uma compreensão científica e tecnológica dos processos de tratamento de água e águas residuais, tendo em consideração os destinos das águas tratadas. Avaliar a qualidade da água de consumo. Contribuir para formar profissionais competentes, versáteis e capazes tanto de analisar problemas ambientais correntes como de tomar decisões criteriosas e encontrar soluções ecológicas e economicamente aceitáveis.

 

 

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Programa

PROGRAMA TEÓRICO

 

Parte 1 –Tratamento da Água

 

1. Qualidade da água de consumo
2. Metodologias de desinfeção
3. Subprodutos da desinfeção
4. Metodologias de dessalinização

 

Parte 2 – Caracterização dos Efluentes e Introdução aos Métodos de Tratamento Físico-Químico de Efluentes

1. Composição química das águas residuais.
2. Características físicas e químicas
3. Constituintes inorgânicos não metálicos; Constituintes metálicos; Oxigénio Dissolvido.
4. Constituintes Orgânicos Globais: CBO, CQO, COT, Óleos e Gorduras, Ácidos Gordos Voláteis (AGV), Tensioativos.
5. Compostos Orgânicos Específicos e Poluentes Emergentes.
6. Composição típica dos efluentes de ETAR e ETARI.
7. Métodos para a determinação dos parâmetros físico-químicos das águas residuais.
8. Impacte da descarga de águas residuais nos meios recetores. Características das águas tratadas conforme o seu destino: reutilização ou descarga. Normas de descarga de águas residuais.
9. Tipos de efluentes
10. Métodos físicos, físico-químicos e químicos de tratamento de águas residuais

      Processos físicos e físico-químicos

             Remoção de sólidos grosseiros; igualização de quantidade e qualidade em tanques de águas residuais como parte do processo tecnológico; floculação; sedimentação; filtração; flotação; clarificação; arejamento.

      Processos químicos

             Aplicação de processos químicos unitários no tratamento de águas residuais

Neutralização

Floculação e coagulação (fundamentos)

Precipitação: para melhoria da eficiência do processo de tratamento, remoção de fósforo, remoção de metais pesados e espécies inorgânicas dissolvidas.

Oxidação.

11. Classificação dos processos de tratamento de águas residuais em primários, secundários e terciários.

Exemplos e aplicações.

12. Estudo de casos
13. Tratamentos avançados de águas residuais

Necessidade de aplicação deste tipo de tratamentos

Remoção de constituintes residuais nas águas tratadas: sólidos orgânicos e inorgânicos coloidais e suspensos, constituintes orgânicos e inorgânicos dissolvidos, constituintes biológicos.

Diagramas de fluxo típicos de tratamento de água residual usando processos de tratamento avançado.

      Algumas técnicas usadas:

Filtração; processos de separação por membranas; adsorção; desgaseificação; permuta iónica; destilação; processos de oxidação avançados.

 

Parte 3 – Introdução ao Tratamento Biológico de Efluentes

1. Tratamento Biológico de Águas Residuais (AR). Introdução. Definição. Objetivos. Tipos de AR e de contaminantes a tratar. Classificação geral dos processos de tratamento. Exemplos de tipos de ETAR com tratamento biológico.
2. Principais questões sobre tratamento biológico. Tipos de organismos presentes na AR. Tipos de organismos envolvidos no tratamento. Condições necessárias para o tratamento ser efetuado e como as atingir. Controlo do processo. Avaliação de eficiência. Melhoramento do processo. Enquadramento biológico dos processos de depuração biológica. Fatores ambientais com relevância no metabolismo.
3. Ambiente bioquímico e sua importância. Classificação dos microrganismos de acordo com as fontes de Carbono e de Energia usadas. Nutrientes para a biossíntese microbiana. Remoção de Carbono em ambiente aeróbio. Fatores que afetam o processo. Fluxo do Carbono num processo de tratamento anaeróbio convencional.
4. Remoção biológica de Azoto. Remoção biológica de Fósforo.
5. Cinética microbiana e sua importância no processo. Tipos de Reatores biológicos e sua relevância operacional.
6. Tratamento Biológico – Exemplo de aplicação: o processo de Lamas Ativadas. Mecanismos de remoção de matéria orgânica e de azoto. Problemas operacionais; controlo do processo.
7. Resumo das características gerais dos Processos de Tratamento Biológico Convencionais: aeróbios, anóxicos ou anaeróbios, com biomassa suspensa ou fixa. Critérios de seleção de processos de Tratamento Biológico convencionais.
8. Ecotécnicas para Tratamento Biológico: Lagunagem, Zonas Húmidas Construídas, FitoETAR.

 

 

PROGRAMA TP

 

Parte 1 –Tratamento da Água

1. Problemas sobre desinfeção da água de consumo

 

Parte 2 – Caracterização dos Efluentes e Introdução aos Métodos de Tratamento Físico-Químico de Efluentes

1. Resolução de problemas de aplicação dos assuntos teóricos.
2. Problemas de cálculo sobre a CQO e CBO, teórica e experimental. Aspetos cinéticos da CBO.
3. Problemas de aplicação do teste de jarros (Jar test), sedimentação, filtração e amaciamento por precipitação química.

 

Parte 3 – Introdução ao Tratamento Biológico de Efluentes

1. Análise de diagramas de processo de alguns tipos de ETAR com tratamento biológico.
2. Métodos de amostragem e monitorização do tratamento efetuado em ETAR. Conformidade com a Legislação. Exemplos elucidativos.
3. A microfauna existente nos reatores biológicos e seu papel no tratamento
4. Cálculos básicos relacionados com tratamento biológico em ETAR.

 

 

PROGRAMA PRÁTICO

 

Parte 1 –Tratamento da Água

1. Desinfeção da Água: cloro (Cl₂, hipoclorito de cálcio, hipoclorito de sódio); dióxido de cloro; ozono; cloroaminas.
2. Medição do cloro livre, dióxido de cloro e ozono na água.
3. Efeito do pH no equilíbrio (hipoclorito/hipocloroso)
4. Eletrólise da água salgada
5. Dessalinização da água: destilação; osmose reversa; medição da condutividade.
6. Análise da qualidade de águas de consumo.

 

Parte 2 – Caracterização dos Efluentes e Introdução aos Métodos de Tratamento Físico-Químico de Efluentes

 

1. Realização de trabalhos laboratoriais com vista à análise e caracterização de efluentes brutos e tratados: (poderá usar-se a mini-etar para o efeito)

Determinação de:

- pH e processos de ajuste;

- alcalinidade;

- oxigénio dissolvido;

- turvação;

- cor;

- condutividade;

- azoto e fosfatos;

- Alcalinidade;

- CQO e CBO.

2. Determinação da dosagem ótima de agente coagulante (jar test).

 

Parte 3 – Introdução ao Tratamento Biológico de Efluentes

 

1. Análise do funcionamento de uma mini-ETAR de Lamas Ativadas
2. Avaliação rápida da sedimentabilidade da Biomassa num reator biológico
3. Observação da microfauna das Lamas Ativadas
4. Resolução de problemas relacionados com o funcionamento de ETAR.

Bibliografia Obrigatória

Tölgyessy J. Ed; Chemistry and Biology of Water, Air and Soil: Environmental Aspects, Elsevier, 1993. ISBN: 13: 978-0444987983
000075241. ISBN: 0-07-112250-8
000060017. ISBN: 0-7167-3153-3
000091990. ISBN: 1-56670-633-5
António Brito, José Oliveira, João Peixoto; Tratamento de Água para consumo Humano e Uso Industrial, Engenho e Média, Lda - Grupo Publindústria, 2014. ISBN: 978-989-98896-0-6

Observações Bibliográficas

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Além das aulas formais, fomenta-se a aprendizagem da interpretação correta das perguntas e da planificação das respostas, através da prática de resposta a perguntas teóricas e resolução de problemas que visam também: (a) fomentar o estudo ao longo do curso e, (b) ao adquirir conhecimentos, adquirir o gosto pelo tema e interesse pelos assuntos, cimentando os conhecimentos adquiridos e melhorando a formação e os resultados finais. Enquadramento em pequenas equipas (grupos de estudantes pré-definidos), com elaboração e apresentação de trabalhos práticos.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	80,00
Trabalho laboratorial	20,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	106,00
Frequência das aulas	56,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Obrigatória a presença nas aulas práticas e teorico-práticas. O estudante não pode faltar a mais de 25 % do número previsto de aulas práticas e teorico-práticas(com exceção dos estudantes em situação especial que legalmente estejam dispensados de cumprir a assiduidade).

Fórmula de cálculo da classificação final

A- Nota do exame: 80 % B- Avaliação prática (relatórios e participação): 20 %

 

Este critério aplica-se a todas as épocas de exame.

Provas e trabalhos especiais

Trabalho de estágio/projeto

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Estudantes em situação especial: Realização de Exame final.  

Melhoria de classificação

Melhoria de classificação final: Realização de exame. Nota Final: Nota obtida no exame.

Observações