:: Instituição

Resultado de uma luta de mais de dez anos que envolveu todos os setores da sociedade cearense, a criação da Universidade Federal do Ceará (UFC) tornou-se realidade em 1954. Atualmente, esta instituição mantém em funcionamento quarenta e seis cursos de graduação e setenta e seis cursos de pós-graduação (strictu sensu / latu sensu) e presta serviços à comunidade em diversas áreas, especialmente no setor de saúde.  

O Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental (DEHA) da UFC originou-se de um segmento da antiga Escola de Engenharia do Ceará. Após mudanças no sistema orgânico das instituições superiores de ensino, o DEHA passou a ser um departamento autônomo do Centro de Tecnologia, aglomerando disciplinas voltadas para o setor hídrico e para as áreas de saneamento, engenharia ambiental e geotecnia.

Inicialmente o DEHA tinha como função suprir as necessidades de aula para alunos de graduação, principalmente do curso de engenharia civil, mas com o tempo ampliou sua atuação e atualmente dispõe de dois cursos de mestrado e de um de doutorado. O primeiro curso de mestrado instituído pelo departamento foi o de Recursos Hídricos. Em 1994 a instituição passou a dispor também do mestrado em Saneamento e recentemente teve o doutorado em Recursos Hídricos recomendado pela CAPES.

Seguindo a filosofia da Universidade Federal do Ceará, o DEHA se preocupa em ter uma atuação voltada para a realidade regional na qual se insere a instituição, sem perder de vista a consciência de sua importância para o progresso do país e da ciência. Busca-se, como propõe o lema da UFC: "O Universal pelo Regional".

:: Resumo do Projeto

De todas as tecnologias de tratamento de água para abastecimento público atualmente em uso no Brasil, a filtração direta é certamente uma das de menor custo de implantação, manutenção e operação. No entanto, há limites para sua aplicação. Apenas águas brutas de boa qualidade (com valores de cor verdadeira e turbidez relativamente baixos) podem ser tratadas através desta tecnologia.

Dadas as características hidrogeológicas particulares do nordeste brasileiro, a maior parte dos sistemas de captação encontrados nesta região envolvem o armazenamento de água em açudes. Isto acontece porque a inconstância das chuvas e a falta de rios perenes obriga as cidades a armazenarem, durante as estações úmidas, toda a água que será utilizada em períodos de estiagem.

É interessante notar que estes açudes acabam funcionando como decantadores naturais, reduzindo a turbidez da água armazenada e adequando-a, na maioria das vezes, ao tratamento por filtração direta, de modo que esta tecnologia passa a ter um excelente potencial de aplicação no nordeste brasileiro. No Ceará, a filtração direta é a tecnologia mais aplicada no tratamento de água para abastecimento, de modo que a realização de estudos visando sua otimização poderá garantir água de melhor qualidade para o consumo humano e reduzir os custos de sua produção.

O projeto que está sendo desenvolvido pelo DEHA, no âmbito do PROSAB, tem a Companhia de Água e Esgoto do Ceará (CAGECE) como co-executora e envolve a realização de ensaios em bancada e em instalação-piloto com escoamento contínuo. Além de professores do DEHA e de profissionais da CAGECE, atuam no projeto um bolsita de Desenvolvimento Tecnológico Industrial, dois de Apoio Técnico e três de Iniciação Científica.


Foto 1 - Reitoria da Universidade Federal do Ceará, Campus Benfica.

Os ensaios em instalação-piloto e em bancada são conduzidos simultaneamente e comparados de modo a verificar se é possível reproduzir de forma conveniente o comportamento da instalação piloto através de ensaios de bancada. A vantagem destes ensaios são o baixo custo, a facilidade de execução e o fornecimento de resultados a curto prazo. Considerando-se que o tempo de detenção da água em estações com filtração direta é bastante reduzido e que súbitas mudanças na qualidade da água bruta podem exigir intervenções imediatas, a sistematização de ensaios de bancada que forneçam respostas precisas e acuradas assume importância fundamental. Além disso, os custos para implantação, manutenção e operação de instalações-piloto freqüentemente têm dificultado seu uso no estabelecimento de parâmetros de projeto e de operação de estações de tratamento de água.

ENSAIOS DE BANCADA
Inicialmente a água coletada no Açude Gavião é ensaiada em jarteste a fim de que as condições ideais de pH e dosagem de coagulantes para a remoção de turbidez e cor sejam estabelecidas. Novos ensaios são então realizados para que se otimizem os parâmetros de mistura rápida, mantendo-se fixos o pH de coagulação e as dosagens de coagulante previamente estabelecidas, e variando os gradientes de velocidade médios de mistura rápida (300, 600, 900 e 1200 s-1) e os tempos médios de mistura (5, 10 e 20s).

Com base nas condições de mistura rápidas estabelecidas, uma nova série de experimentos é realizada para otimizar os parâmetros de floculação, variando-se os gradientes de floculação (25, 50, 75, 100, 150 s-1) e os tempos de detenção (0, 5, 10, 15 e 20 minutos). As amostras de água floculada são filtradas em papéis com diferentes aberturas de filtração e também em filtros de areia de bancada. Simultaneamente são medidos o potencial zeta e a condutividade elétrica das águas bruta e coagulada. Os valores obtidos nos ensaios de bancada servem de base para que se estabeleçam as condições de operação da instalação piloto. São utilizados como coagulantes sulfato de alumínio, cloreto férrico e cloreto de alumínio polimerizado.

Esta fase dos experimentos deve acarretar como resultado principal a especificação de um teste de bancada que auxilie a definição das condições de coagulação, mistura rápida e floculação de unidades de tratamento com escoamento contínuo.

Foto 2 - Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental, Campus do Pici.

ENSAIOS EM INSTALAÇÃO PILOTO
Está sendo construída na ETA Gavião, que é responsável pelo tratamento de quase toda a água que abastece a Região Metropolitana de Fortaleza, uma instalação-piloto composta por uma unidade de mistura rápida, duas unidades de floculação mecanizadas com quatro câmaras em série e quatro filtros, dois deles com leito de areia praticamente uniforme e dois com leito de areia que reproduz o utilizado na ETA Gavião. Os filtros são operados com taxa e nível constantes.

A água captada no açude é coagulada na instalação piloto e passa pelos floculadores, onde são variados os tempos de detenção e os gradientes de velocidade médios de floculação. Ao todo, são estudados três tipos de coagulantes (cloreto férrico, sulfato de alumínio e cloreto de alumínio polimerizado), dois tempos de floculação (10 e 20 minutos), duas tecnologias de tratamento (filtração direta com e sem floculação) e duas taxas de filtração (200 e 300 m/d).

Durante as carreiras de filtração são monitorizados os seguintes parâmetros: turbidez, cor aparente, pH, temperatura, alcalinidade, cloretos e NMP de coliformes totais e fecais das águas bruta e filtrada, gradientes de velocidade médios de mistura rápida e de floculação, vazão afluente às unidades e perda de carga devido à retenção de impurezas nos filtros.

Foto 3 - Vista parcial do açude Gavião com os flutuadores para bombas submersas.

Como principais resultados a serem obtidos através desta pesquisa, espera-se o estabelecimento de condições otimizadas de floculação para a água bruta do Açude Gavião visando à filtração direta em filtros de areia ao serem utilizados cloreto férrico, cloreto de alumínio polimerizado ou sulfato de alumínio como coagulantes; espera-se ainda a sistematização de ensaios em bancada e em instalação-piloto que possam auxiliar no estabelecimento de parâmetros de projeto e de operação de ETAs em escala real nas quais o tratamento de água seja feito por filtração direta.

Foto 4 - Instalação-piloto de filtração direta descendente com floculação mecanizada.