Conhecimentos de Base Recomendados

Conhecimentos de Análises Ambientais e controlo de qualidade da água

Objetivos

Pretende-se que o aluno:
-conheça os princípios do uso eficiente da água;
-conheça os processos e operações unitárias de tratamento de uma água superficial, subterrânea ou de processo;
-saiba dimensionar os órgãos de tratamento;
-conheça as principais variáveis de controlo do processo;
-saiba monitorizar e operar estações de tratamento de águas, para a sua otimização.

A UC dá a conhecer ao estudante as bases do ordenamento de recursos hídricos, enquadramento legal, governação dos serviços públicos de água em Portugal e medidas para o uso eficiente da água.
A UC visa também a aquisição de competências no domínio dos processos e operações unitárias de tratamento da água, para:

- a conceção, implementação e acompanhamento de projetos de unidades de tratamento de águas;

Métodos de Ensino

Aulas teórico-práticas: método expositivo participado.
Nas aulas laboratoriais, os estudantes executam ensaios que permitirão compreender melhor as operações unitárias estudadas, parâmetros e monitorização.
Os estudantes realizam a Apresentação Oral de um trabalho de pesquisa sobre uma temática do âmbito da gestão da água.
É efetuada uma visita de estudo a uma Estação de Tratamento (ETA).

Encontram-se disponibilizados no Moodle, os seguintes recursos assíncronos:
- Exposição Teórica (ppt com exposição áudio);
- Resolução das Fichas de exercícios (ppt com explicação áudio);
- Vídeos de "visita virtual" a Estações de Tratamento de Águas.

Estágio(s)

Não

Programa

1.Enquadramento
1.1. Ordenamento dos recursos hídricos 
Lei da Água. Plano Estratégico de Águas de Abastecimento e Saneamento de Águas Residuais. Plano Nacional para o Uso Eficiente da Água. Legislação relativa à qualidade da água para os diferentes usos.

1.2. Governação dos serviços públicos de Água. Regime de concessão de exploração de sistemas em alta e em baixa. Captação, adução, armazenagem.

2.Processos e Operações Unitárias nos Sistemas de Tratamento de Água.
Dados de base de dimensionamento de um projeto de tratamento de água. Esquemas processuais convencionais para águas superficiais e subterrâneas.

2.1. Coagulação-Floculação
Mecanismos de coagulação. Principais coagulantes, especiação do Al e Fe e influência do pH. Jar-test e otimização do processo.
Agitação/Mistura: Gradiente de velocidade e Potência de agitação. Número de Potência. Agitadores mecânicos e equipamento de mistura rápida.
Floculação. Floculadores hidráulicos e mecânicos. Dimensionamento e parâmetros de funcionamento.

2.2. Filtração
Tipos de filtros utilizados no tratamento de águas.
Caracterização de um meio filtrante, análise granulométrica. 
Perda de carga no leito filtrante.
Lavagem do meio filtrante. Critérios de paragem para lavagem. Velocidade mínima de fluidização.
Parâmetros característicos do funcionamento dos filtros e dimensionamento.
Controlo do filtro (filtros de taxa e nível constante).

2.3. Adsorção
Isotérmicas. Determinação experimental dos parâmetros das isotérmicas de Langmuir e Freundlich. Cinética de adsorção e fatores influenciadores.
Carvão ativado: formas de aplicação no tratamento de águas. Carvão ativado em leito fixo em contínuo: curva de saturação e equação de Bohart & Adams.
Dimensionamento e parâmetros característicos do funcionamento dos filtros de carvão ativado.

2.4. Separação por Membranas
Micro-, Ultra-, Nanofiltração, Osmose Inversa e Eletrodiálise. Pressão, dimensão do poro e objetivos de remoção. Tipos de membranas: materiais, geometrias e configurações.
Problemas operacionais (fouling - causas e mitigação). Silt Density Index.
Modelação: Fluxo. Pressão transmembranar. Permeabilidade. Resistência. Osmose e pressão osmótica.
Projeto/dimensionamento e parâmetros característicos do funcionamento das membranas. Taxa de recuperação de água, taxa de rejeição de soluto.
Tecnologias de dessalinização.

2.5. Amaciamento e Condicionamento
Dureza. Equilíbrio calcocarbónico. Caráter incrustante ou corrosivo de uma água, índice de Langelier.
Amaciamento por precipitação química: remoção de dureza carbonatada e não carbonadata.
Recarbonatação. Determinação da dose de reagentes a utilizar no amaciamento e condicionamento de uma água.
Diagramas de Caldwell-Lawrence (aplicação ao tratamento de águas corrosivas / incrustantes).

2.6. Desinfeção e Oxidação química
Pré-oxidação.
Desinfeção. Cinética da desinfeção e fatores influenciadores.
Agentes desinfetantes químicos e físicos. Comparação da eficácia, vantagens e inconvenientes.
Cloragem. Cloro Residual Livre, Cloro Residual Combinado, Carência de Cloro. Desinfeção no ponto de rutura.
Dimensionamento de tanque de contacto e parâmetros característicos.

Componente prática:

- Coagulação-floculação
- Análise granulométrica
- Adsorção em carvão ativado
- Membranas de ultrafiltração
- Amaciamento e condicionamento
- Visita de estudo a uma ETA.

Apresentação Oral (possíveis tópicos):
-Uso eficiente da água;
-Controlo de perdas;
-Planos de Segurança da água;
-Proteção das origens de água para consumo humano;
-Indicadores de sistemas de abastecimento de água;
-Controlo de qualidade da água;
-Aproveitamento de águas pluviais;
-Tratamento de águas cinzentas e sistemas descentralizad

    

Demonstração de conteúdos

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Demonstração da metodologia

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Docente(s) responsável(eis)

Carla Alexandra Gamelas Albuquerque Pinto Reis - 2.º Semestre

Bibliografia

António Brito, José Oliveira, João Peixoto ; Tratamento de águas para consumo humano e uso industrial, Publindústria, 2014
Ronald Droste, Ronald Gehr; Theory and practice of water and wastewater treatment, Wiley, 2019
Bui, Xuan-Thanh, Chiemchaisri, Chart, Fujioka, Takahiro, Varjani, Sunita; Water and Wastewater Treatment Technologies, Springer, 2019
Célia Alves ; Tratamento de Águas de Abastecimento, Publindústria, 2010
Sean Moran ; An Applied Guide to Water and Effluent Treatment Plant Design, Elsevier, 2018