aula 03 - caracterização das águas (parte 2)
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Prof. Nelson VirgilioTRANSCRIPT
Tratamento de
Água e Efluentes
2º. Sem./2010
Eng.Ambiental
2
Programa
3
I UNIDADE
Introdução – Histórico – Panorama
Caracterização das Águas e Esgotos
Princípios Químicos, Físicos e Biológicos do TA
Interpretação de Análises e Elaboração de Laudos
Considerações Projetos e Técnicas de Tratamento
Tecnologia para Tratamento de Água
Parâmetros de controle de qualidade de Água
Legislação Aplicada e Padrões
I UNIDADE
Introdução – Histórico – Panorama
Caracterização das Águas e Esgotos
Princípios Químicos, Físicos e Biológicos do TA
Interpretação de Análises e Elaboração de Laudos
Considerações Projetos e Técnicas de Tratamento
Tecnologia para Tratamento de Água
Parâmetros de controle de qualidade de Água
Legislação Aplicada e Padrões
Nesta Aula Veremos ...
Características das Águas
Parâmetros Físicos
Parâmetros Químicos
Parâmetros Biológicos
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Características Água
Parâmetros de Qualidade
6
Parâmetros
Físicas
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Características Água
Parâmetros de Qualidade
7 Adaptado: Manual Prático de Análise de Água (FUNASA-MS)
Análises Físico-Químicas
Colorimetria
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Características Água
8
Características Água
Parâmetros de Qualidade
Cor;
Turbidez;
Sabor e odor;
Temperatura;
Sólidos em suas
diversas frações.
Equipamentos para realização dos ensaios físicos
Fornecem indicações
preliminares importantes
para a caracterização da
qualidade química da água
9
Características Água
Parâmetros Físicos
CO
R
Conceito: Responsável pela coloração da água
Forma: presença sólidos dissolvidos (orgânicos e inorgânicos)
Origem Natural: decomposição da matéria orgânica, Fe e Mn
Origem Antrópica: resíduos industriais e esgotos domésticos
Importância: Natural – não representa risco a saúde, Industrial – pode ou não apresentar toxidade
Utilização: caracterização de águas de abastecimento bruta e tratada
Unidade: uC (unidade de cor) ou uH (unidade Hazen = mg Pt-Co/L)
co
r
10
Características Água
Parâmetros Físicos
CO
R
Interpretação dos Resultados
Deve-se distinguir entre cor aparente e cor verdadeira. No valor da cor aparente pode estar incluída uma parcela devida a turbidez da água. Quando esta é removida por centrifugação, obtém-se a cor verdadeira.
Para tratamento e abastecimento público de água:
(a) águas com cor acima de 15 uC, podem ser detectadas em um copo d’água pela maioria dos consumidores; (b) cor na água bruta: valores < a 5 uC, geralmente dispensam coagulação química, valores > 25 uC usualmente requerem a coagulação seguida de filtração; (c) águas com cor elevada implicam em um mais delicado cuidado operacional do tratamento e (d) ver padrão de Potabilidade = 15 uC.
Para corpos d’água: ver padrão para corpos d’água.
co
r
11
Características Água
Parâmetros Físicos
co
r
Métodos de Análise
Colorímetros (filtros)
Espectrofotômetros (monocromador)
Comparação visual (Pt-Co)
12
Características Água
Parâmetros Físicos
co
r
13
Características Água
Parâmetros Físicos
Tu
rbid
ez
Conceito: representa o grau de interferência com a passagem da luz, através da água (aparência turva)
Forma: sólidos em suspensão
Origem Natural: partículas de rocha, argila e silte
Origem Antrópica: despejos domésticos, industriais, microrganismos e erosão
Importância: Natural – não traz inconveniente (abrigo microrganismo). Antrópica – pode ser compostos tóxicos ou microrganismos patogênicos
Utilização: caracterização de águas de abastecimento bruta e tratada e controle operacional da ETA
Unidade: uT (unidade de turbidez)
turb
idez
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Características Água
Parâmetros Físicos
Tu
rbid
ez
Interpretação dos Resultados
Para tratamento e abastecimento público de água:
(a) águas com turbidez = 10 uT (ligeira nebulosidade), com turbidez = 500 uT (praticamente opaca);
(b) Água bruta com turbidez < 20 uT (filtração lenta, sem coagulação), valores > 50 uT (requer coagulação ou pré-filtro grosseiro);
(c) Padrão de potabilidade – variável em função da origem da água e do tipo de tratamento.
Para corpos d’água: ver padrão para corpos d’água.
turb
idez
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Características Água
Parâmetros Físicos
Tu
rbid
ez (
uT
)
0
100
200
300
400
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Média geométrica mensal da Turbidez da água bruta afluente a uma estação brasileira de médio
porte
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Características Água
Parâmetros Físicos
turb
idez
Turbidimetro (portátil)
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Características Água
Parâmetros Físicos
turb
idez
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Características Água
Parâmetros Físicos
Conceito: O sabor é a interação entre o gosto (salgado, doce, azedo e amargo) e o odor (sensação olfativa)
Forma: sólidos em suspensão, sólidos dissolvidos e gases dissolvidos
Origem Natural: MO em decomposição, microrganismos e gases (H2S)
Origem Antrópica: despejos domésticos e industriais e gases
Importância: A princípio não representa riscos à saúde, é a maior causa de reclamação dos consumidores. Valores elevados podem indicar presença de substâncias perigosas
Utilização: caracterização de águas de abastecimento bruta e tratada
Unidade: concentração limite mínima detectável
Sa
bo
r e
od
or
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Características Água
Parâmetros Físicos
Interpretação dos Resultados
Na interpretação dos resultados, são importantes a identificação e a vinculação com a origem do sabor.
Para tratamento e abastecimento público de água:
Ver padrão de potabilidade (odor e gosto são considerados “não objetiváveis”).
Sa
bo
r e
od
or
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Características Água
Parâmetros Físicos
Conceito: Medição da intensidade de calor
Origem Natural: calor por radiação, condução e convecção (atmosfera e solo)
Origem Antrópica: Águas de torres de resfriamento e despejos industriais
Importância:
(a) > Temperatura > taxa das reações; (b) > Temperatura diminui a solubilidade dos gases (ex.: OD); (c) > Temperatura > taxa de transferência dos gases (pode gerar mau cheiro)
Utilização: caracterização de corpos d’água e águas residuárias brutas
Unidade: oC
Te
mp
era
tura
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Características Água
Parâmetros Físicos
Interpretação dos Resultados
Para corpos d’água:
A temperatura deve ser analisada em conjunto com outros parâmetros, tais com oxigênio dissolvido.
Para tratamento de águas residuárias:
(a) A temperatura deve proporcionar condições para as reações bioquímicas de remoção de poluentes.
- Psicrofílica – entre 5 e 15 °C
- Mesofílica – entre 15 a 38 °C
- Termofílica – entre 45 e 60 °C
(b) Ver padrão de lançamento de Efluentes
Te
mp
era
tura
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Características Água
Parâmetros Físicos
Recomendações:
Processos Industriais:
A temperatura de efluentes industriais pode ser reduzida através do emprego de torres de resfriamento. Qualquer outro processo que provoque aumento da superfície de contato ar/água pode ser usado, como aspersores, cascateamento, etc..
Em muitos casos, apenas o tempo de detenção hidráulico dos efluentes em tanques de equalização é suficiente para promover a redução desejada de temperatura.
Te
mp
era
tura
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Características Água
Parâmetros Físicos
Conceito: Sólidos nas águas correspondem a toda matéria que permanece como resíduo, após evaporação, secagem ou calcinação da amostra a uma temperatura pré-estabelecida durante um tempo fixado.
Em linhas gerais, as operações de secagem, calcinação e filtração são as que definem as diversas frações de sólidos presentes na água (sólidos totais, em suspensão, dissolvidos, fixos e voláteis).
Frações dos sólidos:
a) Sólidos Totais (ST): Resíduo que resta na cápsula após a evaporação em banho-maria de uma porção de amostra e sua posterior secagem em estufa a 103-105°C até peso constante. Também denominado resíduo total.
b) Sólidos em suspensão (ou sólidos suspensos) (SS): É a porção dos sólidos totais que fica retida em um filtro que propicia a retenção de partículas de diâmetro maior ou igual a 1,2 μm. Também denominado resíduo não filtrável (RNF).
Só
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os
em
Ág
ua
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Características Água
Parâmetros Físicos
Frações dos sólidos (continuação):
c) Sólidos Voláteis (SV): é a porção dos sólidos (sólidos totais, suspensos ou dissolvidos) que se perde após a ignição ou calcinação da amostra a 550-600°C, durante uma hora para sólidos totais ou dissolvidos voláteis ou 15 minutos para sólidos em suspensão voláteis, em forno mufla. Também denominado resíduo volátil.
d) Sólidos Fixos (SF): É a porção dos sólidos (totais, suspensos ou dissolvidos) que resta após a ignição ou calcinação a 550-600°C após uma hora (para sólidos totais ou dissolvidos fixos) ou 15 minutos (para sólidos em suspensão fixos) em forno mufla. Também denominado resíduo fixo.
e) Sólidos Sedimentáveis (SSed): É a porção dos sólidos em suspensão que se sedimenta sob a ação da gravidade durante um período de uma hora, a partir de um litro de amostra mantida em repouso em um cone Imhoff. S
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Características Água
Parâmetros Físicos
Importância:
As determinações dos níveis de concentração resultam em um quadro geral da distribuição das partículas com relação ao tamanho (sólidos em suspensão e dissolvidos) e com relação à natureza (fixos ou minerais e voláteis ou orgânicos). Este quadro não é definitivo para se entender o comportamento da água em questão, mas constitui-se em uma informação preliminar importante.
No controle operacional de sistemas de tratamento de esgotos e efluentes, em processos biológicos aeróbios e anaeróbios as concentrações tem sido utilizadas para se estimar a concentração de microrganismos decompositores da matéria orgânica.
As concentrações de sólidos em suspensão são medidas importantes no controle de decantadores e outras unidades de separação de sólidos. Constituem parâmetro utilizado em análises de balanço de massa S
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gu
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Características Água
Parâmetros Físicos
Só
lid
os
em
Ág
ua
Esgoto Doméstico - Fonte: von
Sperling (1996)
ST - 1000 mg/L
SS – 350 mg/L
SSF – 50 mg/L
SSV – 300 mg/L
SD – 650 mg/L
SDF – 400 mg/L
SDV – 250 mg/L
Sólidos sedimentáveis sedimentação em cone
Imhoff após 1h
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Só
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os
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Ág
ua
Adaptado: Qualidade das Águas e
Poluição: Roque Passos (2006)
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Filtração,
evaporação e
secagem
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Características Água
Parâmetros Físicos
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Qual a diferença entre cor e turbidez ?
Qual a diferença entre cor real (verdadeira) e cor aparente?
Dê exemplos de partículas que provocam cor real nas águas
Dê exemplos de partículas que provocam turbidez nas águas
Qual a importância do parâmetro cor nos estudos de controle da poluição das águas naturais (rios, lagos, etc)?
Qual a importância do parâmetro turbidez no controle operacional de uma estação de tratamento de água para abastecimento público?
29
Características Água
Parâmetros de Qualidade
Os principais parâmetros químicos:
pH;
Acidez;
Alcalinidade;
Dureza;
Fe e Mn;
Cloretos
Nitrogênio e Fósforo
Oxigênio dissolvido
Matéria Orgânica
Micropoluentes inorgânicos.
Micropoluentes orgânicos espectofotômetro
30
Características Água
Parâmetros Químicos
Conceito: pH = - log [H+] faixa 0 a 14
Origem Natural: dissolução rochas, absorção gases da atmosfera, oxidação da matéria orgânica e fotossínteses
Origem Antrópica: despejos domésticos e industriais
Importância: (a) não tem implicação em termos de saúde pública (exceção para valores extremos); (b) É importante em diversas etapas do tratamento (coagulação, desinfecção, controle da corrosividade, remoção da dureza); (c) pH baixo: potencial corrosivo (agressividade nas tubulações); (d) pH alto: possibilidade de incrustação nas tubulações
Utilização: caracterização águas abastecimento brutas e tratadas, de águas residuárias brutas, controle da operação da ETA (coagulação e incrustação/corrosividade) e controle da operação da ETE (digestão anaeróbica)
pH
31
Características Água
Parâmetros Químicos
Interpretação dos Resultados
Para tratamento e abastecimento público de água:
(a) ≠ pHs ≠ faixas de atuação ótima de coagulantes; (b) frequentemente o pH precisa ser corrigido (antes e depois) da adição dos químicos; (c) a variação do pH afeta o equilíbrio de compostos químicos
Para tratamento de águas residuárias:
(a) Valores de pH afastados de 7 (neutro), tendem a afetar as taxas de crescimento dos microrganismos; (b) a variação do pH afeta o equilíbrio de compostos químicos; (c) valores de pH elevados possibilita preciptação de metais;
Para corpos d’água:
(a) Valores de pH elevados podem estar associados à proliferação de algas; (b) valores elevados ou baixos podem indicar presença de efluentes industrias; (c) a variação do pH afeta o equilíbrio de compostos químicos
pH
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Características Água
Parâmetros Químicos
Fa
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de
pH
54
5
8,5
6
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7
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2
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12
peixes FeCl2 Al2(SO4) FeSO4 depuração
Adaptado: Monografia – Analise das Condições Operacionais de
ETE (Nelson Virgilio)
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Características Água
Parâmetros Químicos
Conceito: capacidade da água em resistir às mudanças de pH causadas pelas bases fortes, devido à presença de ácidos fortes, ácidos fracos e sais que apresentam caráter ácido (sulfato de alumínio, cloreto férrico, cloreto de amônio, por exemplo. É devida principalmente à presença de CO2 livre (pH entre 4,5 e 8,2).
Origem Natural: CO2 absorvido da atmosfera ou resultado da decomposição da matéria orgânica e gás sulfídrico.
Origem Antrópica: despejos industriais (ácidos minerais ou orgânicos); passagem da água por minas abandonadas, vazadouros de mineração e borras de minério.
Importância:
(a) Tem pouca importância sanitária
(b) Águas com acidez mineral são desagradáveis ao paladar,
(c) Responsável pela corrosão de tubulações e materiais
Ac
idez
34
Características Água
Parâmetros Químicos
Utilização mais frequente: Caracterização de águas de abastecimento (inclusive industriais) brutas e tratadas
Unidade: mg/L de CaCO3 (também em miliequivalentes/L = equivalente/m3)
Interpretação dos Resultados:
Em termos de tratamento e abastecimento público de água:
- O teor de CO2 livre (diretamente associado à acidez), a alcalinidade e o pH estão inter-relacionados
- pH > 8,2: ausência de CO2 livre
- pH entre 4,5 e 8,2: acidez carbônica
- pH < 4,5: acidez por ácidos minerais fortes (usualmente resultantes de despejos industriais)
Ac
idez
35
Características Água
Parâmetros Químicos
Conceito: capacidade da água em resistir às mudanças de pH causadas pelos ácidos fortes, devido à presença de bases fortes, fracas e sais que apresentam caráter básico (bicarbonatos – HCO3
-, carbonatos – CO3
-, e os
hidróxidos (OH-). Capacidade de resistir as mudanças de pH – capacidade
tampão
Origem Natural: Dissolução de rochas, reação do CO2 com a água (CO2 advindo da atmosfera ou da decomposição da matéria orgânica).
Origem Antrópica: Despejos industriais
Importância:
(a) Água potável: Não tem significado sanitário, mas em elevadas concentrações confere um gosto amargo para a água;
(b) Tratamento de água: relacionada com a coagulação, redução de dureza e prevenção da corrosão em tubulações
(c) Tratamento esgoto: a redução do pH pode afetar os microrganismos
Alc
ali
nid
ad
e
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Características Água
Parâmetros Químicos
Utilização mais frequente: Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas. Controle da operação de estações de TA (coagulação e grau de incrustabilidade e corrosividade)
Unidade: mg/L de CaCO3 (também em miliequivalentes/L = equivalente/m3)
Interpretação dos Resultados:
Em termos de tratamento e abastecimento público de água:
- a alcalinidade, o pH e o teor de CO2 estão inter-relacionados
- pH > 9,4: hidróxidos e carbonatos
- pH entre 8,3 e 9,4: carbonatos e bicarbonatos
- pH entre 4,4 e 8,3: apenas bicarbonatos
Em termos de Tratamento de Águas Residuárias:
- Pode afetar a taxa de crescimento dos microrganismos responsáveis pela oxidação (como na nitrificação)
Alc
ali
nid
ad
e
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Características Água
Parâmetros Químicos
Conceito: Concentração de cátions multimetálicos em solução. Os cátions mais frequentemente associados à dureza são Ca2+ e Mg2+. Em condições de supersaturação, os cátions reagem com ânions da água, formando preciptados. Pode ser dureza carbonatada (HCO3
- e CO32-) e dureza não
carbonatada (outros ânions, como Cl- e SO42-)
Origem Natural: Dissolução de minerais contendo cálcio e magnésio, ex.: rochas calcárias.
Origem Antrópica: Despejos industriais
Importância:
(a) Não há evidências de que a dureza cause problemas sanitários;
(b) Pode ter efeito laxativo;
(c) Reduz formação de espuma (maior consumo de sabão)
(d) Incrustações nas tubulações de água quente, caldeiras e aquecedores
Du
reza
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Características Água
Parâmetros Químicos
Utilização mais frequente: Caracterização de águas de abastecimento (inclusive indústrias) brutas e tratadas
Unidade: mg/L de CaCO3 (também em miliequivalentes/L = equivalente/m3)
Interpretação dos Resultados:
Em termos de tratamento e abastecimento público de água:
- Dureza < 50 mg/L CaCO3: água mole
- Dureza entre 50 e 150 mg/L CaCO3: dureza moderada
- Dureza entre 150 e 300 mg/L CaCO3: água dura
- Dureza > 300 mg/L CaCO3: água muito dura
- Padrão de Potabilidade (≤ 500 mg/L)
Du
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0
20
40
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80
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Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Média mensais da Dureza da água bruta afluente a uma estação brasileira de médio porte
Du
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mg
/L C
aC
O3
Características Água
Parâmetros Químicos
Fonte: Libânio, Marcelo – Tratamento de Água
40
Características Água
Parâmetros Químicos
Conceito: presentes nas formas insolúveis (Fe3+ e Mn4+) numa grande quantidade de tipos de solos. Na ausência de OD (água subterrâneas e fundo lagos) se apresentam na forma solúvel reduzida (Fe2+ e Mn2+). Caso a forma reduzida seja exposta ao ar atmosférico, o Fe e Mn voltam a forma insolúvel, preciptando, causando cor na água e manchando roupas na lavag
Origem Natural: Dissolução de compostos do solo
Origem Antrópica: Despejos industriais
Importância:
(a) Tem pouco significado sanitário nas concentrações usualmente encontradas nas águas naturais;
(b) Em pequenas concentrações causam problemas de cor na água;
(c) Em certas concentrações podem causar sabor e odor (mas, nessas concentrações, o consumidor já teria rejeitado a água, devido à cor)
Fe
/ M
n
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Características Água
Parâmetros Químicos
Utilização mais frequente: Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas
Unidade: mg/L
Interpretação dos Resultados:
Em termos de tratamento e abastecimento público de água:
- Ver padrão de potabilidade (= 0,3 mg/L Ferro e 0,1 mg/L Manganês)
Em termos de tratamento e abastecimento de águas residuárias
- Ver padrão de lançamento
Em termos dos corpos d’água
- Ver padrão dos corpos d’água
Fe
/ M
n
42
Características Água
Parâmetros Químicos
Conceito: Todas as águas naturais, em maior ou menor escala, contêm íons resultantes da dissolução de minerais. Os cloretos (Cl-) são advindos da dissolução de sais (ex.: cloreto de sódio)
Origem Natural: Dissolução de minerais e intrusão de águas salinas
Origem Antrópica: Despejos domésticos, industriais e águas utilizadas em irrigação
Importância:
Em determinadas concentrações imprime um sabor salgado à água;
Clo
reto
s
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Características Água
Parâmetros Químicos
Utilização mais frequente: Caracterização de águas de abastecimento brutas e de esgotos tratados usados para irrigação
Unidade: mg/L
Interpretação dos Resultados:
Em termos de tratamento e abastecimento público de água:
- Ver padrão de potabilidade (= 250 mg/L)
Em termos dos corpos d’água
- Ver padrão dos corpos d’água Clo
reto
s
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Características Água
Parâmetros Químicos
Conceito: Dentro do ciclo do nitrogênio na biosfera, este se alterna entre várias formas e estado de oxidação. No meio aquático, o nitrogênio pode ser encontrado nas seguintes formas: (a) nitrogênio molecular (N2), escapando para atmosfera, (b) nitrogênio orgânico (dissolvido ou em suspensão), (c) amônia (livre NH3 e ionizada NH4
+), (d) nitrito e (e) nitrato
Origem Natural: Proteínas e compostos biológicos. Nitrogênio de composição celular de microrganismos
Origem Antrópica: Despejos domésticos, industriais, excrementos animais e fertilizantes
Importância:
(a) O nitrogênio na forma de nitrato esta associado a doenças (bebê azul);
(b) O nitrogênio é indispensável para crescimento de algas, quando em altas concentrações em lagos ou represas pode causar a eutrofização;
(c) Nos processo bioquímicos NH3 NO2- NO3
- ocorre consumo de OD (pode alterar a vida aquática)
Nit
rog
ên
io
45
Características Água
Parâmetros Químicos
Utilização mais frequente: Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas, de águas residuárias brutas e tratadas e de corpos d’água
Unidade: mg/L
Interpretação dos Resultados:
Em termos de tratamento e abastecimento público de água:
- Ver padrão de potabilidade (= 10 mg/L nitrato e 1 mg/L nitrito)
Em termos de tratamento de águas residuárias
- É necessário um adequado balanço C:N:P no esgoto para o desenvolvimento dos microrganismos (cerca de 100:5:1 em termos de DBO:N:P)
- Ver padrão de lançamento (amônia)
Em termos dos corpos d’água
- Ver padrão dos corpos d’água (amônia, nitrito, nitrato e, em certas condições nitrogênio total)
Nit
rog
ên
io
46
Características Água
Parâmetros Químicos
Conceito: O fósforo na água apresenta-se principalmente nas formas de ortofosfato, polifosfato e fósforo orgânico. Os ortofosfatos são diretamente disponíveis para o metabolismo biológico sem necessidade de converções a formas mais simples. As formas em que os ortofosfatos se apresentam na água (PO4
3-, HPO42-, H2PO4
-, H3PO4) dependem do pH, sendo a mais comum na faixa usual de pH o HPO4
2-. Os polifosfatos são moléculas mais complexas com dois ou mais átomos de fósforo.
Origem Natural: dissolução de compostos do solo, decomposição da MO e fósforo de composição celular de microrganismos.
Origem Antrópica: Despejos domésticos, industriais, detergentes, excrementos animais e fertilizantes
Importância:
(a) Não apresenta problemas de ordem sanitária nas águas abastecimento;
(b) Seu excesso pode conduzir a um crescimento exagerado de microrganismos (eutrofização);
Fó
sfo
ro
47
Características Água
Parâmetros Químicos
Utilização mais frequente: Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas de águas residuárias brutas e tratadas e de corpos d’água
Unidade: mg/L
Interpretação dos Resultados:
Em termos de tratamento e abastecimento público de água:
- Ver padrão de potabilidade (= 10 mg/L nitrato e 1 mg/L nitrito)
Em termos de tratamento de águas residuárias
- É necessário um adequado balanço C:N:P no esgoto para o desenvolvimento dos microrganismos (cerca de 100:5:1 em termos de DBO:N:P)
- Ver padrão de lançamento (amônia)
Em termos dos corpos d’água
- Ver padrão dos corpos d’água (amônia, nitrito, nitrato e, em certas condições nitrogênio total)
Fó
sfo
ro
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Características Água
Eutrofização
49
Características Água
Parâmetros Químicos
Qu
es
tõe
s P
rop
osta
s
Cite exemplos de aplicação do pH em ETAs, ETEs e em lago eutrofizado ?
Pode uma água natural conter acidez e alcalinidade ao mesmo tempo ?
Qual a principal forma em que a dureza pode ser introduzida nas águas naturais?
Quais as principais fontes de nitrogênio nas águas naturais?
Por que tratar esgotos sanitários pode ser insuficiente para controlar a eutrofização de determinada água natural?
50
Características Água
Parâmetros Químicos
Conceito: O O2 dissolvido (OD) é de essencial importância para os organismos aeróbios (que vivem na presença de O2). Durante a estabilização da MO, as bactérias fazem uso do O2 nos processos respiratórios, podendo vir a causar uma redução da sua concentração no meio. Dependendo da magnitude deste fenômeno, podem vir a morrer diversos seres aquáticos, inclusive os peixes. Caso o O2 seja totalmente consumido, tem-se as condições anaeróbias (ausência de O2), com possível geração de maus odores.
Origem Natural: dissolução do oxigênio atmosférico e produção pelos organismos fotossintéticos.
Origem Antrópica: Introdução pela aeração artificial e produção de organismos fotossintetizantes (eutrofização)
Importância:
(a) O O2 dissolvido é vital para os seres aquáticos aeróbicos;
(b) O O2 dissolvido é o principal parâmetro de caracterização dos efeitos da poluição das águas por despejos orgânicos;
Ox
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o
51
Características Água
Parâmetros Químicos
Utilização mais frequente: Controle operacional de estações de tratamento de esgoto e caracterização de corpos d’água.
Unidade: mg/L
Interpretação dos Resultados:
Em termos de tratamento de águas residuárias:
- É necessário um teor mínimo de OD (>1 mg/L) nos reatores dos sistemas aeróbios
Em termos dos corpos d’água
- A solubilidade do OD varia com a altitude e a temperatura. Nível do mar a 20º C a conc. de saturação = 9,2 mg/L
- Valores OD >> à saturação: são indicativos da presença de algas (fotossíntese, com geração de oxigênio puro);
- Valores OD << à saturação: são indicativos da presença de MO (esgoto)
- Com OD em torno de 4-5 mg/L morrem os peixes mais exigentes; com OD = 2 mg/L praticamente todos estão mortos, com OD = 0 mg/L (condição anaeróbica)
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Características Água
Parâmetros Químicos
Conceito: A matéria orgânica presente nos corpos d’água e nos esgotos é uma característica de primordial importância, sendo a causadora do principal problema de poluição das águas: o consumo de OD pelos microrganismos nos seus processos metabólicos de utilização e estabilização da MO. Os principais componentes orgânicos são as proteínas, os carboidratos, a gordura e os óleos, além da uréia, surfactantes, fenóis, pesticidas e outros em menor quantidade. A matéria carbonácea (carbono orgânico) divide-se em: (a) não biodegradável (em suspensão e dissolvida) e (b) biodegradável (em suspensão e dissolvida). Normalmente utiliza-se métodos indiretos para quantificação da MO ou do seu potencial poluidor, visto que seria muito complexo a determinação de cada um dos seus componentes. Existem duas principais categorias: (a) Medição do consumo de oxigênio (Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO; Demanda Química de Oxigênio – DQO e (b) Medição do Carbono Orgânico (Carbono Orgânico Total – COT). A DBO e a DQO são parâmetros tradicionalmente mais utilizados.
Origem Natural: MO vegetal e animal e microrganismos
Origem Antrópica: Despejos domésticos e industrias
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Características Água
Parâmetros Químicos
Os parâmetros, Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO e Demanda Química de Oxigênio – DQO expressam a presença da matéria orgânica.
Ambos indicam a magnitude do consumo de oxigênio (em mg/L) pelas bactérias na estabilização da matéria orgânica
A determinação da DBO, realiza-se a partir da diferença na concentração de OD em amostra de água em um período de 5 dias e temperatura de 20º C (DBO5)
A DQO é obtida por titulação química e o resultado sai em menos de 3 h, sendo utilizado como parâmetro no monitoramento de estação de tratamento de esgoto
Se uma amostra de água apresentar DBO de 10 mg/L significa que serão necessárias 10 mg de OD para estabilizar a MO biodegradável contida em 1 litro de amostra, em um período de 5 dias a 20º C
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Características Água
Parâmetros Químicos
Utilização mais frequente: Controle de águas residuárias brutas e tratadas e caracterização de corpos d’água.
Unidade: mg/L
Interpretação dos Resultados:
Em termos de tratamento de águas residuárias:
- A DBO dos esgotos domésticos esta em torno de 300 mg/L e DQO 600 mg/L
- A DBO e DQO dos esgotos industriais variam amplamente, com o tipo de processo industrial
- A DBO e DQO efluente do tratamento são função do nível e do processo de tratamento
Em termos dos corpos d’água:
- Ver padrão de Corpos d’água;
Importância: A DBO e DQO retratam, de forma indireta, o teor de MO nos esgotos ou no corpo d’água, sendo, portanto uma indicação do potencial de consumo do OD
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Características Água
Parâmetros Químicos
Conceito: Uma grande parte são tóxicos, em destaque os metais. Ex.: arsênio, cádmio, cromo, chumbo, mercúrio e prata. Os não metais: cianetos, flúor e outros.
Origem Natural: A origem natural é de menor importância
Origem Antrópica: Despejos industriais, mineradoras, garimpo e agricultura.
Importância:
(a) Alguns elementos e compostos, em baixas concentrações, são nutrientes para seres vivos;
(b) Vários nutrientes e compostos, em determinadas concentrações, são tóxicos para os habitantes dos ambientes aquáticos, para os consumidores da água e para os microrganismos responsáveis pelo tratamento biológico dos esgotos;
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Características Água
Parâmetros Químicos
Utilização mais frequente: Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas, caracterização de águas residuárias brutas e tratadas e caracterização de corpos d’água.
Unidade: µg/L ou mg/L
Interpretação dos Resultados:
Em termos de tratamento e abastecimento público de água:
- Ver padrão de Potabilidade (vários compostos – consultar tabelas)
Em termos de tratamento de águas residuárias:
- Em determinadas concentrações, podem causar inibição no tratamento biológico de esgotos;
- Ver padrão de Lançamento;
Em termos dos corpos d’água
- Ver padrão de Corpos d’Água
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Características Água
Parâmetros Químicos
Conceito: Alguns compostos orgânicos são resistentes à degradação biológica, não integrando os ciclos biogeoquímicos, e acumulando-se em determinado ponto do ciclo (interrompido). Entre estes, destacam-se os defensivos agrícolas, alguns tipos de detergentes (ABS, com estrutura molecular fechada) e um grande número de produtos químicos. Uma grande parte desses compostos, mesmo em reduzidas concentrações, está associada a problemas de toxicidade.
Origem Natural: vegetais com madeira (tanino, lignina, celulose, fenóis)
Origem Antrópica: Despejos industriais, detergentes, processamento e refino de petróleo e defensivos agriculturas.
Importância:
(a) Os compostos orgânicos incluídos nesta categoria não são biodegradáveis;
(b) Vários compostos, em determinadas concentrações, são tóxicos para os habitantes dos ambientes aquáticos, para os consumidores da água e para os microrganismos responsáveis pelo tratamento biológico dos esgotos;
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Características Água
Parâmetros Químicos
Utilização mais frequente: Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas, caracterização de águas residuárias brutas e tratadas e caracterização de corpos d’água.
Unidade: µg/L ou mg/L
Interpretação dos Resultados:
Em termos de tratamento e abastecimento público de água:
- Ver padrão de Potabilidade (vários compostos – consultar tabelas)
Em termos de tratamento de águas residuárias:
- Ver padrão de Lançamento
Em termos dos corpos d’água
- Ver padrão de Corpos d’Água
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Características Água
Parâmetros Biológicos
Entre os organismos que podem ser encontrados na água:
Microorganismos patogênicos
oSão introduzidos na água junto com a matéria fecal
de esgotos sanitários. Podem ser de vários tipos:
bactérias, vírus, protozoários e vermes.
oPossuem sobrevivência limitada no meio
oSua existência é mostrada através de indicadores
da presença de matéria fecal no líquido
oAs bactérias usadas como indicadores de poluição
da água por matéria fecal são os coliformes
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Coliformes Totais
Coliformes Fecais (Termotolerantes)
Escherichia coli - constituí na espécie dominante de
coliformes fecais .
Streptococos fecais - Streptococos faecalis - homem;
Streptococos bovis - gado bovino; Streptococos
equinus - equinos
Testes de Biotoxidade
Comunidade Fitoplanctônica
Algas tóxicas e cianotoxinas
Características Água
Parâmetros Biológicos
Colifomes Totais - grande grupo de bactérias
encontradas em vários ambientes, poluídos e
não poluídos;
Coliformes Fecais - Bactérias indicadoras de
resíduo do trato intestinal humano e de outros
animais endotermos;
Características Água
Parâmetros Biológicos
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Escherichia coli - constituí na espécie
dominante de coliformes fecais.
Estreptococos fecais - Várias espécies ou
variedades de estreptococos. Habitam o
intestino de seres humanos e outros animais.
Ex: Streptococos faecalis - homem;
Streptococos bovis - gado bovino;
Streptococos equinus - equinos
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Características Água
Parâmetros Biológicos
Microrganismos Presentes nos Esgotos Domésticos
Brutos
Fonte: Arceivalla (1981).
Características Água
Parâmetros Biológicos
Microrganismos Contribuição per
capita (org/hab.dia)
Concentração
(org/100mL)
Bactérias totais 1012 – 1013 109 – 1010
Coliformes totais 109 – 1012 106 – 109
Coliformes fecais 108 – 1011 105 – 108
Estreptococos fecais 108 – 109 105 – 106
Cistos de protozoários < 106 < 103
Ovos de helmintos < 106 < 103
Vírus 105 – 107 102 – 104
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Características Água
Parâmetros Biológicos
Portaria MS
518/2004 Padrão
microbiológico
de potabilidade
da água para
consumo
humano
Onde Estudar a Aula de Hoje
Nos Livros
• Von Sperling, Marcos – Introdução a Qualidade
das Águas – Editora UFMG 3ª. Ed ( Cap. 1 –
Noções de Qualidade das Águas)
• Telles D’Alkimin, Dirceu – Reúso da Água – Ed.
Blucher (Cap. 3 – Qualidade da água)
• Passos, Roque - Qualidade das Águas e
Poluição: Aspectos Físico-Químicos - ABES
Na Próxima Aula Veremos ...
Tratamento de Água
Requisitos de Qualidade da Água
IQA – como se calcula ?
Composição do Esgoto
Características dos Efluentes
IQE – como se calcula ?
Poluição das Águas
Quantificação das Águas Poluidoras
Contato
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