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Tratamento e Abastecimento de Águas

Código:

LTAM20

Sigla:

TAA

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Controlo e Processos

Ocorrência: 2021/2022 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Sistemas e Informática
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Tecnologias do Ambiente e do Mar

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
LTAM	27	Plano de Estudos 2016/17	2	-	6	90	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Pretende-se que o aluno:
-conheça os princípios do uso eficiente da água;
-conheça os princípios da proteção de origens superficiais e subterrâneas nos sistemas de abastecimento de 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, com vista à sua otimização.

Resultados de aprendizagem e competências

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;

- a operação e gestão de estações de tratamento de águas (controlo e otimização).

A UC tem uma componente laboratorial que permite:
-a operacionalização dos conceitos lecionados;
-o desenvolvimento do espírito científico;
-a aquisição de competências de "saber fazer" em técnicas laboratoriais;
-desenvolvimento de trabalho em equipa.

Modo de trabalho

Presencial

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

Conhecimentos de Análises Ambientais e controlo de qualidade da água

Programa

1.Enquadramento
1.1. Ordenamento dos recursos hídricos e planeamento das águas.
Lei da Água. Plano Estratégico de Águas de Abastecimento e Saneamento de Águas Residuais. Plano Nacional para o Uso Eficiente da Água (PNUEA). 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: horizonte de projeto. Fatores que influenciam o consumo. Cálculo dos caudais médios, máximos e mínimos.
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. Diâmetro efetivo e coeficiente de uniformidade.
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. 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

- Peneiração

- Filtração

- Adsorção em carvão ativado

- Membranas de ultrafiltração

Visita de estudo a uma ETA.

Apresentação Oral (possíveis tópicos):
-Uso eficiente da Água;
-Controlo de perdas de Água;
-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.

Bibliografia Obrigatória

António Brito, José Oliveira, João Peixoto ; Tratamento de águas para consumo humano e uso industrial, Publindústria, 2014
Célia Alves ; Tratamento de Águas de Abastecimento, Publindústria, 2010

Bibliografia Complementar

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
Sean Moran ; An Applied Guide to Water and Effluent Treatment Plant Design, Elsevier, 2018

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teórico-práticas: método expositivo e participativo.
Nas aulas laboratoriais, os estudantes executam ensaios que permitirão compreender melhor as operações unitárias estudadas, os seus parâmetros e monitorização.
Os estudantes realizam a Apresentação Oral de um trabalho de pesquisa sobre uma temática do âmbito da Gestão da Água.
No âmbito da UC, é efetuada uma visita de estudo a uma Estação de Tratamento de Águas (ETA) e posteriormente os alunos farão um breve relatório sobre a mesma (trabalho de grupo).

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.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	60,00
Trabalho laboratorial	30,00
Apresentação/discussão de um trabalho científico	10,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Frequência das aulas	60,00
Estudo autónomo	45,00
Trabalho laboratorial	45,00
Trabalho de campo	2,00
Apresentação/discussão de um trabalho científico	10,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

No tocante à componente teórico-prática, o estudante poderá optar por uma avaliação contínua ou por exame:
1. Caso pretenda ser avaliado por exame, prestará prova em época normal e/ou em época de recurso, obtendo aprovação se tiver uma classificação igual ou superior a 9.5 val.

2. Se optar por avaliação contínua, o estudante realizará dois testes ao longo do semestre:
1º teste: maio 
2º teste: junho

O aluno obterá aprovação se tiver nota mínima de 8.5 val. em cada um dos testes e média aritmética dos dois testes superior ou igual a 9.5 val.

A classificação final é calculada de acordo com:
Nota final = 0.6 x Nota Teórica + 0.3 x Nota Lab + 0.10 Apresentação Oral

A aprovação na disciplina implica 9.5 valores de nota teórica e 9.5 valores de nota laboratorial.
A nota laboratorial é atribuída com base nos relatórios efetuados e prestação em laboratório.

Sem a entrega dos relatórios e questionários laboratoriais, o aluno não poderá obter aprovação na UC.
É permitido no máx. 1 FALTA a aula laboratorial e a não entrega do respetivo relatório/questionário (sendo ao mesmo atribuída a classificação 0 valores).

Para realizar a UC em avaliação contínua, o Estudante terá de ter uma frequência mínima de 75% de aulas TP.

Nota importante:
Serão rigorosamente aplicadas as medidas de combate à fraude em avaliações, previstas no Despacho nº 40/Presidente/2021 (que pode ser consultado em https://www.si.ips.pt/ips_si/noticias_geral.ver_noticia?P_NR=7740).

Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação final é calculada de acordo com:
Nota final = 0.6 x Nota Teórica + 0.3 x Nota Lab + 0.10 Apresentação Oral

Provas e trabalhos especiais

Os alunos com estatuto de Trabalhador-Estudante (TE) reconhecido que faltem a mais do que 1 trabalho laboratorial, realizarão obrigatoriamente no exame final, um grupo específico concretamente relacionado com a componente laboratorial da UC.
Os alunos TE que optem por realizar avaliação contínua (testes) e que faltem a mais do que 1 trabalho laboratorial, deverão igualmente efetuar este grupo específico sobre a componente laboratorial da UC, na data de exame de Época Normal.

Trabalho de estágio/projeto

Não aplicável

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Os alunos com o estatuto de trabalhador estudante, de atleta de alta competição, de dirigente associativo ou estudantes ao abrigo da lei de liberdade religiosa devem enviar um email à Docente Responsável (carla.gamelas@estsetubal.ips.pt) até à segunda semana do semestre, a fim de apresentarem as suas especificidades pertinentes, nos termos previstos nos respetivos diplomas.

Melhoria de classificação

O estudante poderá realizar melhoria de nota em exame de Época de Recurso

Observações

Horário de dúvidas:
Carla Gamelas: terça-feira às 12h30; sexta-feira às 13h.
Os alunos que desejem tirar dúvidas deverão enviar email às Docentes, até ao dia útil anterior: carla.gamelas@estsetubal.ips.pt (dúvidas teórico-práticas e laboratoriais); helena.sousa@estsetubal.ips.pt (dúvidas laboratoriais).

-É proibida a utilização de telemóveis durante as aulas e as provas de avaliação.

-Os estudantes que desejem efetuar consulta das provas de avaliação (teste ou exames) deverão enviar email à Docente Responsável (carla.gamelas@estsetubal.ips.pt), até 4 dias úteis antes da realização da prova seguinte, exprimindo a intenção de exercer esse direito.