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Tratamento de Águas de Abastecimento

Código:

LTAM36

Sigla:

TAA

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Controlo de Processos

Ocorrência: 2023/2024 - 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	46	Plano de Estudos 2016/17	2	-	6	75	162

Língua de trabalho

Português

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.

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 e crítico;
-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 
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 descentralizados.

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 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.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem 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: abril 
2º teste: junho (datas carecem de aprovação pelo C. Pedagógico)

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/questionários e prestação em laboratório.

Sem a entrega dos relatórios/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 Teórico-prática + 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 14h; quarta-feira às 14h.
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.