É chamado de Tratamento de Água o conjunto de procedimentos físicos e químicos que são aplicados na água para que esta fique em condições adequadas para o consumo humano ou outra finalidade, como aplicações industriais. O processo de tratamento de água tem como objetivo remover qualquer tipo de contaminação por completo ou reduzir suas concentrações a níveis bastante baixos, evitando a transmissão de doenças e deixando a água apta para a utilização. Para isso, projeta-se um sistema com vários procedimentos distintos e consecutivos que aplicam respectivamente técnicas físico-químicas na água para remoção de uma categoria de contaminante específica. Este sistema é denominado Estação de Tratamento de Água (ETA) e, de maneira geral, as suas etapas mais comuns são:

Gradeamento: Esta etapa do tratamento dependerá do tipo de local de captação de água, utilizada principalmente em tratamento de águas de rios e lagos. O gradeamento destina-se a remoção de sólidos grosseiros sobrenadantes na água, como plásticos, folhas, madeiras, etc que possam entupir tubulações ou danificar equipamentos, como bombas. Para isso, o efluente passa primeiramente por um sistema de grades verticais de tamanhos diferentes, “peneirando” a água e retendo qualquer sólido de tamanho maior que os seus espaçamentos.

Aeração: A água apresenta em sua constituição diversos componentes, como: gases dissolvidos, compostos orgânicos provenientes da decomposição de algas e outros vegetais aquáticos, ferro e manganês solúveis. Essas impurezas podem ser prejudiciais aos equipamentos utilizados na ETA ou na aplicação final desta água, portanto a remoção ou estabilização destes componentes se mostra interessante.

Uma maneira de promover essa redução de atividade dos contaminantes é pela aeração da água a ser tratada. Neste processo, ar é colocado em contato com a água intensivamente, de forma que haja: a oxidação de compostos orgânicos, o que elimina sabores e odores indesejáveis; a oxidação do ferro e manganês, sendo que o óxido desses metais são insolúveis e, portanto, mais fáceis de serem removidos nas etapas posteriores; e a troca de gases entre as fases, saturando a água com oxigênio e nitrogênio enquanto remove gases indesejáveis como dióxido de carbono em excesso, metano, substâncias aromáticas voláteis e gás sulfídrico.

Existem diversos tipos de aeradores, sendo que os mais comuns são: aeradores de queda por gravidade, em que a água escoa em queda livre, o que aumenta a área de contato com ar e permite uma transferência de massa entre fases mais intensa; aeradores de repuxo, em que a água é impulsionada por meio de jatos verticais para cima, entrando em contato com o ar e sendo coletada logo abaixo em um leito coletor; e aeradores de borbulhamento, em que o ar é borbulhado no fundo do leito de aeração.

Coagulação/Floculação: Nesta etapa, há a adição de substâncias químicas na água que possuem a capacidade de alterar as propriedades eletrônicas na superfície de partículas pequenas, de forma que essas impurezas se agrupem e formem coágulos ou flocos sólidos maiores (aglutinação), que são mais fáceis de se remover por decantação ou filtração. Esses aditivos são chamados de agentes coagulantes, sendo que o Sulfato de Alumínio, o Cloreto Férrico e o Policloreto de Alumínio estão entre os mais empregados. A coagulação reduz, principalmente, turbidez, quantidade de substâncias orgânicas e inorgânicas maléficas aos seres humanos, entre outras substancias passíveis de conferir odor e sabor a água.

A dosagem e o tipo de coagulante dependem da qualidade da água a ser tratada, sendo que é preciso uma análise prévia da água para se definir esses parâmetros. Para a dosagem, é usual usar o método analítico chamado de jar-test, em que amostras da água a ser tratada são submetidas a dosagens distintas de coagulante e deixadas em homogeneização seguido de descanso até o fim da formação e deposição de partículas. Quando todas as amostras estiverem com o máximo de partículas decantadas possível, compara-se qualitativamente qual amostra ficou melhor e observa-se a concentração de coagulante aplicado nela. Essa concentração será a usada na etapa de coagulação da ETA.

Esta etapa consiste basicamente de 2 equipamentos/estágios. No primeiro, há a adição do agente coagulante e a sua mistura da substância na água para deixar homogêneo. Apesar de ser possível realizar isso num leito agitado, é comum utilizar uma calha Parshall para este propósito, a qual consiste de um canal por onde passa a água, mas que a largura reduz gradativamente e, então, aumenta novamente, criando uma constrição. Essa variação de largura gera turbulência na água que promove a homogeneização das substâncias adicionadas, além de permitir a medição da vazão da água escoada por meio do seu nível.

O próximo estágio é o uso de tanques floculadores, em que a água é lentamente agitada para que as partículas sejam atraídas umas às outras, formando os coágulos. Conforme o processo avança, os flocos vão aumentando de diâmetro até possuir densidade suficiente para serem removidos por decantação ou filtração posteriormente.

Decantação: É o processo em que a água é escoada lentamente em um leito, de forma que os flocos formados na etapa anterior sejam depositados ao fundo do tanque do tratamento, separando-os do efluente pela força gravitacional e evitando o entupimento dos equipamentos e tubulações subsequentes, além da remoção de impurezas que afetam a qualidade d’água. Os flocos ou as partículas que possuem densidade próximas a da água não são decantadas e continuam em suspensão, sendo removidas apenas numa etapa posterior de filtração

A eficiência desse processo está diretamente ligada à coagulação/ floculação, pois quanto maior o tamanho dos flocos gerados, mais partículas serão decantadas, de forma que menos partículas irão para o filtro, aumentando o tempo entre uma lavagem e outra da filtração. Por este motivo a definição da dosagem de agente coagulante é muito importante para a eficiência total da ETA e precisa ser estimado com base de análises amostrais da água a ser tratada.

Filtração: Nesta etapa, a água passa por um leito de material granular, de forma que as partículas indesejáveis finas, que não são possíveis de se remover por decantação, são retidas e a água limpa segue para o próximo estágio. Essas impurezas são compostos orgânicos ou inorgânicos que são responsáveis pela cor e turbidez da água, o que afeta a potabilidade da água e, portanto, precisa ser removido.

Uma característica interessante dos filtros está no material que constitui seu leito, que pode ser: areia ou antracito, para remoção apenas de sólidos; carvão ativado, para remoção de cloro e compostos orgânicos; zeólitas, que são minerais naturais ou sintéticos que possuem propriedades de remoção específicas, podendo retirar amônia, ferro, manganês, arsênio, metais pesados, entre outros dependendo da especificação; e outros materiais sintéticos diversos, cada um adequado para o tratamento de uma impureza específica, como bactérias.

Conforme dito anteriormente, as ETAs não necessariamente possuem todas as etapas descritas aqui, mas a filtração é um processo unitário necessário em quase todas as ETAs e ETEs, pois é o método mais eficaz para polimento de sólidos da água.

Desinfecção: Neste processo, é feita a remoção de microrganismos remanescentes na água, pois os processos anteriores não garantem a remoção total dos microrganismos, A desinfecção faz-se necessário para garantir a qualidade da água, tanto para consumo humano quanto para aplicação industrial, e os processos mais usuais de remoção de microrganismos são a adição de biocidas, como cloro, ozônio ou peróxido, e a desinfecção por raios ultravioletas. Em ETAs, a cloração é o processo mais utilizado, pois além de eliminar os microrganismos patógenos como bactérias, protozoários e vírus, ela possui um caráter preventivo, pois é possível manter uma concentração residual na água que evitará a contaminação da água nas linhas de distribuição subsequentes.

Correção de PH: esse estágio é um processo realizado junto com a desinfecção, onde são adicionados alcalinizantes ou acidificantes para ajuste do pH da água de acordo com as especificações do Ministério da Saúde. Isso se dá para evitar problemas com tubulações e reservatórios, além de manter o pH ideal para consumo, caso esta seja a aplicação da água tratada.

Assim, para concluir, vale lembrar que existem diversos tipos de ETAs, e a definição do projeto com as operações unitárias mais adequadas, os tipos de produtos químicos aplicados, as concentrações e o tempo de exposição em cada etapa dependerá da qualidade da água de entrada e da finalidade do uso. Por isso é essencial fazer uma análise laboratorial completa da água que será tratada para identificar quais os parâmetros que estão em desacordo com a finalidade de utilização, pois cada aplicação possui um conjunto de parâmetros restritivos de qualidade da água distinto. Por sua vez, esses índices de qualidade da água irão requerer diferentes operações unitárias de tratamento, produtos químicos e suas concentrações, ou seja, todo o processo de tratamento da água.

Lembrando que a água tratada, sendo ela de qualquer fonte de captação (rios, lagos, águas subterrâneas, etc.), quando utilizada para consumo humano, deverá atender aos padrões exigidos pelo Ministério da Saúde.