Como funciona o tratamento de água?

                 Quando olhamos para um copo de água aparentemente limpa, é fácil imaginar que ela não contém contaminantes. Mas aparência não é sinônimo de qualidade. Uma água pode apresentar baixa turbidez e ainda conter microrganismos, matéria orgânica, metais ou outras substâncias que precisam ser controladas antes que ela possa ser utilizada para determinada finalidade. É por isso que o tratamento de água envolve uma sequência de processos. Cada etapa possui uma função específica: algumas removem partículas, outras reduzem contaminantes, outras atuam sobre microrganismos e algumas ajustam características químicas da água. De forma simplificada, um tratamento convencional pode seguir a sequência:

Coagulação → Floculação → Decantação → Filtração → Desinfecção

                      Mas essa sequência não é uma receita universal. O tratamento adequado depende da qualidade da água de entrada, da vazão e do uso que será dado à água tratada. O Ministério da Saúde destaca justamente que as tecnologias e etapas empregadas devem considerar as características físicas, químicas e microbiológicas da água bruta e os requisitos de qualidade que precisam ser alcançados.

Quais são as etapas do tratamento de água?

                         Em um sistema convencional de tratamento de água, as principais etapas são:

1. Captação

2. Coagulação

3. Floculação

4. Decantação ou flotação

5. Filtração

6. Desinfecção

7. Correção de pH, quando necessária

8. Outras etapas específicas, conforme a qualidade da água e sua finalidade

                        Vamos entender o papel de cada processo.

1. Captação: de onde vem a água?

                            Antes de iniciar o tratamento, é necessário captar a água de uma fonte. Ela pode ser proveniente de rios, lagos, represas, reservatórios, poços, aquíferos, entre outras fontes de abastecimento. A origem da água influencia diretamente o tratamento necessário. Uma água superficial pode apresentar elevada turbidez e matéria orgânica, enquanto uma água subterrânea pode apresentar concentrações relevantes de ferro, manganês ou outros compostos. Por isso, o tratamento começa antes mesmo da primeira etapa física ou química. É necessário conhecer a água que será tratada.

2. Coagulação: como pequenas partículas começam a se juntar?

                    A coagulação é uma das primeiras etapas do tratamento convencional. Na água existem partículas muito pequenas que permanecem dispersas e não sedimentam facilmente. O processo de coagulação utiliza produtos químicos capazes de desestabilizar essas partículas. Com isso, elas passam a interagir e formar agregados. Entre os produtos utilizados em processos convencionais estão compostos à base de alumínio ou ferro, dependendo das características da água e do tratamento projetado.

Por que a coagulação é importante?

                             Imagine tentar retirar uma grande quantidade de partículas microscópicas utilizando apenas a gravidade. O processo seria extremamente lento. A coagulação transforma esse problema em algo mais fácil de controlar: partículas pequenas passam a formar estruturas maiores. Essas estruturas poderão ser removidas nas etapas seguintes.

3. Floculação: como os flocos são formados?

                          Depois da coagulação vem a floculação. Aqui, a água é submetida a uma agitação controlada. O objetivo não é simplesmente movimentar a água. A mistura precisa ser suficiente para favorecer o contato entre as partículas, mas sem destruir os flocos que estão sendo formados. Ao longo dessa etapa, pequenos agregados se unem e formam estruturas maiores chamadas flocos. Esses flocos apresentam condições muito melhores para serem separados da água.

Coagulação e floculação são a mesma coisa?

                   Não. Embora estejam diretamente relacionadas, são etapas diferentes. Coagulação: desestabiliza as partículas. Floculação: favorece a agregação dessas partículas em flocos maiores. Essa diferença é importante para entender o funcionamento de uma estação de tratamento de água.

4. Decantação: separando os flocos da água

                              Depois da formação dos flocos, é necessário removê-los. Uma das formas mais utilizadas é a decantação. Nesse processo, a água entra em uma unidade onde sua velocidade é reduzida. Com menor turbulência, os flocos mais densos podem se depositar no fundo pela ação da gravidade. O material acumulado no fundo forma o lodo gerado nessa etapa. A água que permanece na parte superior segue para o próximo estágio do tratamento.

5. Flotação: uma alternativa à decantação

                           Nem todo tratamento utiliza decantação. Em determinadas aplicações, pode ser utilizada a flotação. Nesse processo, partículas e flocos são associados a pequenas bolhas de ar, fazendo com que o material tenha tendência a subir para a superfície. A escolha entre decantação e flotação depende das características da água e do projeto da estação. Portanto, não existe uma única configuração de ETA.

6. Filtração: o que ainda permanece na água?

                   Mesmo após a decantação ou flotação, pequenas partículas podem permanecer na água. É nesse momento que entra a filtração. A água atravessa um meio filtrante capaz de reter partículas remanescentes. Dependendo do sistema, podem ser utilizados materiais como:

• areia;

• antracito;

• carvão ativado;

• outros meios filtrantes.

                        A filtração é uma etapa fundamental para melhorar a qualidade física da água e remover partículas que não foram separadas anteriormente. Mas existe uma questão importante: Um filtro não remove necessariamente todos os tipos de contaminantes. A eficiência depende do tipo de filtro, do meio filtrante, das características da água e do contaminante que se deseja remover. Por isso, é incorreto pensar que simplesmente instalar um filtro resolve qualquer problema de qualidade da água.

7. Como retirar o ferro da água?

                O ferro é um dos parâmetros que pode exigir tratamento específico. Em águas subterrâneas, por exemplo, podem existir concentrações elevadas de ferro. Dependendo da forma química em que o ferro se encontra, podem ser utilizados processos de oxidação e filtração. A oxidação transforma determinadas espécies de ferro em formas mais facilmente removíveis. Depois, o material formado pode ser separado por filtração ou outro processo adequado. A tecnologia ideal depende da concentração, da forma química do ferro, do pH, da presença de outros compostos e da finalidade da água.

8. Como retirar manganês da água?

                    O manganês apresenta desafios semelhantes aos do ferro, embora seu comportamento químico seja diferente. Processos de oxidação e filtração podem ser utilizados em determinadas condições. Entretanto, a eficiência depende de fatores como:

• concentração;

• pH;

• estado de oxidação;

• presença de outros compostos;

• tipo de meio filtrante;

• tempo de contato.

                           Por isso, a escolha do tratamento deve ser baseada em análise da água e testes adequados.

9. Como reduzir a turbidez da água?

                       A turbidez está relacionada à presença de partículas que deixam a água com aspecto mais opaco. Em águas superficiais, pode estar associada a argila, silte, matéria orgânica particulada, microrganismos, outros sólidos suspensos. Os processos de coagulação, floculação, decantação e filtração podem atuar conjuntamente para reduzir a turbidez. O desempenho depende, entre outros fatores, das características das partículas e das condições de operação do sistema.

10. Como remover matéria orgânica da água?

                   A matéria orgânica pode estar presente em diferentes formas e apresentar diferentes níveis de biodegradabilidade e reatividade. Por isso, não existe uma única tecnologia capaz de remover toda matéria orgânica de qualquer água. Dependendo do composto e da aplicação, podem ser utilizadas tecnologias como:

• processos biológicos;

• coagulação;

• adsorção;

• carvão ativado;

• membranas;

• processos oxidativos;

• ozonização;

• combinações de diferentes tecnologias.

                   É justamente por isso que análises como DQO, DBO, carbono orgânico total e outros parâmetros podem ser importantes para caracterizar uma água ou efluente.

11. Como funciona a desinfecção da água?

                Uma água pode estar visualmente limpa e ainda conter microrganismos. A desinfecção tem como objetivo controlar organismos que possam representar risco, conforme a finalidade do tratamento. Entre as tecnologias utilizadas estão:

Cloração: O cloro e seus derivados são amplamente utilizados na desinfecção de água. Uma vantagem importante é a possibilidade de manutenção de residual desinfetante ao longo de sistemas de distribuição.

Radiação ultravioleta: A radiação UV pode inativar microrganismos ao interferir em processos essenciais para sua reprodução. Porém, a água precisa apresentar características adequadas para que a radiação alcance os microrganismos.

Ozônio: O ozônio é um forte agente oxidante e pode atuar na inativação de diversos microrganismos, além de participar de reações de oxidação de determinados compostos. A aplicação de ozônio exige controle adequado de concentração, transferência de massa, tempo de contato e características da água. A escolha da tecnologia deve considerar o objetivo do processo e os requisitos de qualidade da água.

12. Como funciona a ozonização da água?

                    A ozonização utiliza ozônio (O₃) para promover reações de oxidação e, em determinadas condições, desinfecção. O ozônio é produzido no próprio local de utilização, pois é uma molécula instável e não costuma ser armazenada como um produto químico convencional. No tratamento, o gás precisa ser transferido adequadamente para a água. Essa transferência pode ocorrer por diferentes sistemas de contato e injeção. A eficiência da ozonização depende de fatores como:

• concentração de ozônio;

• vazão de água;

• tempo de contato;

• transferência de massa;

• demanda de ozônio da água;

• pH;

• temperatura;

• presença de matéria orgânica;

• características dos contaminantes.

                 Por isso, simplesmente dizer que determinada água será “tratada com ozônio” não é suficiente para dimensionar um sistema. É necessário conhecer o processo.

O ozônio substitui o cloro?

              Essa é uma pergunta frequente, mas a resposta não é simplesmente “sim” ou “não”. Cloro e ozônio possuem características diferentes e desempenham papéis diferentes dependendo da aplicação. O cloro possui ampla utilização como desinfetante e apresenta a vantagem de proporcionar residual em determinadas condições. O ozônio apresenta elevado poder oxidante e pode ser utilizado em processos de desinfecção e oxidação. Em algumas aplicações, as tecnologias podem ser alternativas. Em outras, podem ser complementares. A escolha deve considerar:

• qualidade da água;

• objetivo do tratamento;

• necessidade de residual;

• contaminantes presentes;

• infraestrutura existente;

• custo operacional;

• segurança;

• requisitos regulatórios.

                      Tecnologia de tratamento não deve ser escolhida por tendência, mas por desempenho técnico e adequação ao processo.

Como corrigir o pH da água?

                     O pH é uma variável importante em diversos processos de tratamento. Ele pode influenciar:

• eficiência da coagulação;

• solubilidade de determinados compostos;

• processos de oxidação;

• corrosão;

• formação de precipitados;

• desempenho de alguns processos de desinfecção.

                   A correção pode envolver a adição de substâncias ácidas ou alcalinas, dependendo da necessidade. O ponto ideal de pH não é universal. Ele depende da água e do processo utilizado.

Por que o pH é tão importante no tratamento?

                     Porque muitos processos químicos são altamente dependentes dessa variável. Um coagulante, por exemplo, pode apresentar desempenho diferente conforme o pH. Da mesma maneira, determinadas reações de oxidação podem ser favorecidas ou prejudicadas por alterações no pH. Por isso, controlar o pH pode ser fundamental para manter a estabilidade e a eficiência do tratamento.

É possível tratar água sem utilizar produtos químicos?

                      Depende do que se entende por “produto químico”. Muitas tecnologias de tratamento envolvem algum tipo de transformação química ou utilizam materiais e reagentes. Processos como filtração, membranas e radiação UV podem reduzir a necessidade de determinados produtos químicos em algumas aplicações. Por outro lado, a simples ausência de produtos químicos não significa necessariamente que o processo seja melhor ou mais seguro. A pergunta mais adequada é: Qual combinação de tecnologias alcança o resultado necessário com segurança, eficiência e menor impacto possível? Essa abordagem é especialmente relevante na indústria.

Qual é a diferença entre tratamento físico, químico e biológico?

                            Os processos de tratamento podem ser classificados, de maneira simplificada, em três grupos.

Processos físicos: Utilizam fenômenos físicos para separar contaminantes. Exemplos:

• peneiramento;

• sedimentação;

• filtração;

• flotação;

• separação por membranas.

Processos químicos: Utilizam reações químicas para transformar ou remover contaminantes. Exemplos:

• coagulação;

• precipitação;

• oxidação;

• desinfecção;

• ozonização.

Processos biológicos: Utilizam microrganismos para degradar determinados compostos, especialmente matéria orgânica biodegradável. Os três tipos de processo podem ser combinados. Na prática, muitos sistemas eficientes são justamente aqueles que utilizam diferentes tecnologias de forma complementar.

Como escolher a tecnologia de tratamento de água?

                          Essa talvez seja a pergunta mais importante de todo o processo. Antes de escolher um equipamento, é necessário conhecer:

1. A qualidade da água: Quais contaminantes estão presentes?

2. A vazão: Quantos litros ou metros cúbicos precisam ser tratados por hora ou por dia?

3. O objetivo: A água será utilizada para consumo, processo industrial, lavagem, resfriamento, geração de vapor ou reúso?

4. A qualidade necessária na saída: Quais parâmetros precisam ser atingidos?

5. A operação existente: Existe uma ETA ou ETE instalada? Quais são suas limitações?

6. O custo: Qual é o custo atual do tratamento? Quanto custa a água? Quanto custa a destinação do efluente? Quanto custa a energia? Quanto custa a operação?

7. A possibilidade de integração: A nova tecnologia pode ser incorporada ao sistema existente ou exige uma nova instalação? Essas informações permitem avaliar qual tecnologia faz sentido técnica e economicamente.

E quando o problema está na indústria?

                              Em processos industriais, o tratamento de água não deve ser analisado isoladamente. É necessário olhar para todo o ciclo:

Captação → Tratamento → Processo produtivo → Geração de efluente → Tratamento → Reúso ou destinação

                    Uma melhoria em apenas uma etapa pode gerar consequências nas demais. Por exemplo, uma alteração no processo produtivo pode modificar a composição do efluente. Da mesma forma, uma melhoria no tratamento pode possibilitar uma aplicação de reúso que reduza a necessidade de captação de água nova. Por isso, a engenharia do tratamento deve considerar o sistema como um todo.

Tratamento de água e tratamento de efluentes: por que essa integração importa?

                             Em uma indústria, água e efluente fazem parte do mesmo ciclo. Quanto maior a eficiência no uso da água, menor tende a ser a pressão sobre os sistemas de abastecimento e tratamento. E quanto melhor for o tratamento do efluente, maiores podem ser as possibilidades de reúso, dependendo da qualidade alcançada e da aplicação pretendida. É nesse ponto que tecnologias de oxidação, como a ozonização, podem ser avaliadas como parte de uma estratégia mais ampla de tratamento. A pergunta deixa de ser apenas: “Como tratar essa água?” E passa a ser: “Como tornar todo o ciclo hídrico da operação mais eficiente?”

O tratamento de água está evoluindo

                   Os processos convencionais continuam sendo fundamentais. Mas novas tecnologias e combinações de processos vêm ampliando as possibilidades de tratamento. Membranas, processos avançados de oxidação, ozonização, sistemas de monitoramento e automação podem complementar tecnologias convencionais quando existe uma necessidade específica. O objetivo não deve ser substituir uma tecnologia simplesmente por ser mais nova. O objetivo é encontrar a combinação que ofereça o melhor equilíbrio entre:

qualidade + eficiência + segurança + custo + sustentabilidade

                 Entender as etapas do tratamento de água é importante para compreender por que não existe uma solução única para todos os casos. Coagulação, floculação, decantação, filtração e desinfecção cumprem funções diferentes. Outros processos podem ser necessários quando existem problemas específicos, como ferro, manganês, matéria orgânica, cor, odor ou determinados contaminantes. Na indústria, essa análise se torna ainda mais importante. A solução precisa considerar não apenas a qualidade da água, mas também a vazão, o processo produtivo, os custos operacionais e as possibilidades de reúso.

                  Na Ozone Engenharia, desenvolvemos e avaliamos soluções de tratamento de água e efluentes com foco em aplicações industriais e na utilização de tecnologias de ozonização. Porque não acreditamos em uma tecnologia que serve para tudo. Acreditamos em engenharia aplicada ao problema certo.

Referências técnicas

Ministério da Saúde — Secretaria de Vigilância em Saúde. Materiais técnicos relacionados ao abastecimento e tratamento de água para consumo humano.

Brasil. Ministério da Saúde. Portaria GM/MS nº 888/2021 — procedimentos de controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade.

Organização Mundial da Saúde (OMS). Guidelines for Drinking-water Quality.

FUNASA — Fundação Nacional de Saúde. Publicações técnicas relacionadas ao abastecimento de água e tratamento de água para consumo humano.