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CONTROLE DE POLUIÇÃO Aula 1 Objetivos ■ Apresentar os diversos tipos de poluição ambiental e determinar as ações do profissional de gestão ambiental em relação à gestão e controle das poluições. Conteúdo a ser Desenvolvido Número de Aulas Previsto Apresentação da disciplina. Parâmetros importantes 2 Classificação das águas 2 Controle de qualidade da água 2 Crescimento populacional 2 Captação, Distribuição e armazenamento de águas 2 Operações unitárias no tratamento de água para abastecimento 6 Características dos efluentes sanitários e industriais 4 Tratamento físico-químico e biológico de efluentes 4 Operações unitárias no tratamento de efluentes 6 Tratamento e disposição final de lodos 4 Características das emissões atmosféricas 2 Monitoramento e padrões de qualidade do ar 4 Mudanças climáticas 2 Sequestro de carbono 4 Operações unitárias no tratamento de emissões atmosféricas 4 Estudos de caso 4 Aulas práticas de laboratório 10 Visitas técnicas e saídas de campo 10 Avaliação escrita 6 Avaliações Instrumento Valor Listas de exerícios 3,5 Relatórios de aula prática 2 Avaliação escrita 1 1,5 Avaliação escrita 2 1,5 Avaliação escrita 3 1,5 ■ Possíveis aulas práticas: qualidade da água em rio; simulação de ETA; sequestro de carbono ■ Possíveis visitas técnicas: ETA; ETE. 12 “ ... Deve considerar-se que uma água esta poluída, quando a sua composição ou o seu estado estão de tal modo alterados que já não reúnem as condições necessárias para as utilizações para as quais estava destinada no seu estado natural”. OMS - ONU Características Água Noções de Qualidade “A Água devido às suas propriedades como solvente e à sua capacidade de transportar partículas, incorpora a si diversas impurezas as quais definem a qualidade da água” Condições Naturais Interferência Antrópica Bacia Hidrográfica: é uma área natural cujos limites são definidos pelos pontos mais altos do relevo (divisores de água) e dentro da qual a água pluvial superficialmente por água principal até é drenada um sua curso de saída da bacia, no local mais baixo do relevo, ou seja, na foz do curso d’água. Características Água Noções de Qualidade 6 Exemplo da inter-relação entre o uso e a ocupação do solo e focos alterados da qualidade da água (adaptado Von Sperling) Características Água Noções de Qualidade Características Água Principais Usos abastecimento doméstico abastecimento industrial irrigação dessedentação de animais preservação flora e fauna recreação e lazer criação de espécies geração de energia navegação harmonia paisagística diluição e transporte de dejetos 9 Características Água Rotas Uso Ciclos internos: água bruta água tratada água usada (esgoto bruto) esgoto tratado água pluvial corpo receptor reuso 10 Características Água Rotas Uso Características Água Uso e Qualidade Requerida Uso doméstico • Requer satisfação de diversos critérios de qualidade Uso industrial • Requer a satisfação de critérios específicos de qualidade exceção: uso menos nobre na diluição de dejetos (esgoto) uso múltiplo: no processo ou como utilidades 13 Características Água Impurezas na Água Água Pura não existe !!! Requisitos de Potabilidade Inofensiva a saúde Agradável aos sentidos Adequada para uso domiciliar 14 Características Água Impurezas na Água Uma Água contaminada ou poluída pode ser observada pelas alterações ... físicas químicas biológic as Eco toxicol ógicas 15 Características Água impurezas Físicas Sólidos suspensos coloidais dissolvidos gases Químicas inorgânicos Orgânicos Matéria em decomposição Biológicas Seres vivos Animais Vegetais microrganismos 16 Características Água Sólidos - classificação Todos os contaminantes presentes na água (exceção gases) contribuem para carga de sólidos: Classificação pelas características físicas Sólidos em suspensão Sólidos coloidais Sólidos dissolvidos Classificação pelas características químicas Sólidos inorgânicos Sólidos orgânicos 17 Características Água Sólidos – por tamanho Características Água Sólidos – por química ■ Ao submeter os sólidos a temperatura elevada (550º C), a fração orgânica é volatilizada, permanecendo, após combustão, a fração inorgânica (não voláteis): ou sólidos não voláteis (fixos ou inertes), representam a matéria inorgânica ou mineral ou sólidos voláteis, representam uma estimativa da matéria orgânica presente na água in o rg â n ic o s o rg â n ic o s Removidos por processos físicos. Removidos por processos biológicos 19 Características Água Organismos na Água Atuam tanto no processo de depuração dos despejos ou associados a doenças ligadas a água 05 Reinos: Moneras, Protista, Fungi, Plantae e Animale: ReinoTipo Organismo Células procariontes Monera Bactérias, arqueobactérias, unicelulares cianobactérias eucariontes Protista Protozoários e algas unicelulares Fungi Fungos uni ou pluri Plantae Todos vegetais pluricelulares Animale Todos animais pluricelulares 20 Características Água Parâmetros de Qualidade A qualidade da água pode ser representada através de diversos parâmetros que traduzem as suas principais características físicas, químicas e biológicas Padrão de Potabilidade Portaria 888 (2021), MS Padrão de Corpos D’Água Resolução CONAMA 357 (2005), MMA Padrões de Lançamento Resolução CONAMA 430 (2011), MMA 21 Características Água Parâmetros de Qualidade Utilizam-se indicadores para qualificar água de abastecimento, residual, corpo receptor IQA - Índice de qualidade das águas (geral); IAP - águas destinadas para fins de abastecimento público - IAP; IVA - águas destinadas para a proteção da vida aquática; Índice para águas destinadas para o banho - Classificação da Praia (Balneabilidade). IQE – Índice de qualidade de Efluentes (Cetrel) Características Água Parâmetros de Qualidade 23 Físicas c o r T u rb id e z s ó li d o s T e m p e ra tu ra S a b o r e O d o r Químicas 1 2 3 4 P h A c id e z A lc a li n id a d e d u re z a S u lf a to S u lf e to C lo re to C ia n e to N it ro g ê n io F ó s fo ro F e rr o M e ta is p e s a d o s C lo ro re s id u a l fl u o re to O D M O D T O D Q O D B O Ó le o s /G ra x a s F e n ó is Características Água Parâmetros de Qualidade Parâmetros 24 Adaptado: Manual Prático de Análise de Água (FUNASA-MS) C o r T u rb id e z Te m p e ra tu ra C lo ro l iv re re s id u a l F lu o re to s A lu m ín io Análises Físico-Químicas Colorimetria Titulometria p H D u re z a A lc a li n id a d e T o ta l C lo re to s G á s C a rb ô n ic o P a râ m e tr o s F ís ic o s P a râ m e tr o s Q u ím ic o s Características Água 2 5 Características Água Parâmetros de Qualidade Equipamentos para realização dos ensaios físicos 2 6 Cor; Turbidez; Sabor e odor; Temperatura; Sólidos em suas diversas frações. Fornecem indicações preliminares importantes para a caracterização da qualidade química da água Características Água Parâmetros Físicos 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) C O R 2 7 Características Água Parâmetros Físicos Interpretação dos Resultados Deve-se distinguir entre cor aparente e corverdadeira. 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. C O R 28 Características Água Parâmetros Físicos 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) T u rb id e z 29 Características Água Parâmetros Físicos 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. T u rb id e z 30 Características Água Parâmetros Físicos T u rb id e z (u T ) Média geométrica mensal da Turbidez da água bruta afluente a uma estação brasileira de médio porte 400 300 200 100 0 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 31 ▪ Monitoramento de estações de tratamento de água 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 Tu rb id e z (U N T ) Outubro 2017 Turbidez da água bruta Turbidez da água decantada ▪ Monitoramento de estações de tratamento de água 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 Tu rb id e z (U N T ) Outubro 2017 Turbidez da água decantada Turbidez da água filtrada 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 1 4 0 1 6 0 1 8 0 2 0 0 2 2 0 2 4 0 C o r (U C ) Turbidez (UNT) Água bruta Cor (U.C) = 7,8313xTurbidez + 7,356 R2 = 0,969 Estação de tratamento de água Anhangabaú Características Água Parâmetros Físicos T u rb id e z 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 S a b o r e o d o r 36 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”). S a b o r e o d o r 37 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 T e m p e ra tu ra 38 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 T e m p e ra tu ra 39 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. T e m p e ra tu ra 40 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). S ó li d o s e m Á g u a 41 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. 42 S ó li d o s e m Á g u a 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 decompositoresda 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 43 S ó li d o s e m Á g u a 26 Características Água S ó li d o s e m Á g u a Parâmetros Físicos ST - 1000 mg/L SS – 350 mg/L SSF – 50 mg/L SD – 650 mg/L SDF – 400 mg/L SSV – 300 SDV – 250 mg/L mg/L Esgoto Doméstico - Fonte: von Sperling (1996) Sólidos sedimentáveis sedimentação em cone Imhoff após 1h 27 S ó li d o s e m Á g u a Adaptado: Qualidade das Águas e Poluição: Roque Passos (2006) S T ( e v a p o ra ç ã o e s e c a g e m ) S. Sed. SSV SSF STD SDV SDF SSV SDV SF SSF SDV SS Filtração, evaporação e secagem STV Filtração, evaporação e secagem D e te rm in a d o s e m la b o ra tó ri o C a lc u la d o s p o r d if e re n ç a Sólidos em Suspensão Classificação da partícula sólida • Dimensão • Sedimentabilidade • Características Químicas Origem Antropogênica • Impactos Morfológicos • Processos Erosivos + Transporte de Sedimentos • Lançamento de Águas Residuárias Origem Natural • Drenagem Superficial Fonte: SIPAM (2007). Relatório Rio Boa Vista – Ouro Preto do Oeste/RO 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 52 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) p H 53 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 p H industrias; (c) a variação do pH afeta o equilíbrio de compostos químicos 54 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 A c id e z 56 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) A c id e z 57 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 3 3apresentam caráter básico (bicarbonatos – HCO -, carbonatos – CO -, 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: o aumento do pH pode afetar os microrganismos A lc a li n id a d e 58 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) A lc a li n id a d e 36 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 CO3 2-) e dureza não carbonatada (outros ânions, como Cl- e SO4 2-) 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 D u re z a 60 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) D u re z a 61 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; C lo re to s 63 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) N it ro g ê n io 64 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) Em termos dos corpos d’água -Ver padrão dos corpos d’água (amônia, nitrito, nitrato e, em certas condições nitrogênio total) N it ro g ê n io 65 Nitrogênio na forma de proteínas, aminoácidos e uréia Nitrogênio orgânico Produzida como primeiro estágio na decomposição do nitrogênio orgânico Amônia Estágio intermediário da oxidação da amônia. Praticamente ausente no esgoto bruto Nitrito Produto final da oxidação da amônia. Praticamente ausente no esgoto bruto Nitrato Nitrificação Desnitrificação Nitrogênio Total Poluição recente O nitrogênio estará basicamente na forma de nitrogênio orgânico e amônia. Poluição antiga O nitrogênio estará basicamente na forma de nitrato (as concentrações de nitritos são normalmente mais reduzidas). 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-, HPO4 2-, 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); F ó s fo ro 46 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) F ó s fo ro 69 Características Água Eutrofização 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; O x ig ê n io D is s o lv id o 71 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) O x ig ê n io D is s o lv id o 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 M a té ri a O rg â n ic a 73 Demanda Bioquímica de Oxigênio(DBO5) Mede a quantidade de oxigênio necessária para estabilizar biológicamente a matéria orgânica presente na amostra, após certo tempo (tomado para efeito de comparação em e 5 dias) a uma temperatura padrão 20°C (para efeito de comparação). MATÉRIA ORGÂNICA(MO) MATÉRIA ORGÂNICA(MO) Demanda Química de Oxigênio(DQO) Representa a demanda de oxigênio requerida para estabilizar quimicamente a matéria orgânica carbonácea. Utiliza fortes agentes oxidantes em condições ácidas. Carbono Orgânico Total(COT) É uma medida direta da matéria orgânica carbonácea. É determinado através da conversão do carbono orgânico a gás carbônico. Características Água Parâmetros Químicos Os parâmetros, Demanda Bioquímicade 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 M a té ri a O rg â n ic a 76 54 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 M a té ri a O rg â n ic a RELAÇÃO ENTRE OS PARÂMETROS DE CONSUMO DE OXIGÊNIO 100 200 DBO5 DQO Relação aproximada entre os parâmetros de consumo de oxigênio em esgotos domésticos Relação DQO/ DBO5 Esgotos domésticos brutos varia em torno de 1,7 a 2,4. Relação DQO/ DBO5 baixa: •fração biodegradável é elevada •provável indicação para tratamento biológico Relação DQO/ DBO5 Relação DQO/ DBO5 elevada: •a fração inerte (não biodegradável é elevada); •se a fração não biodegradável não for importante em termos de poluição do corpo receptor: possível indicação para tratamento biológico; •se a fração não biodegradável for importante em termos de poluição do corpo receptor: possível indicação para tratamento físico-químico. 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 83 PARÂMETROS BIOLÓGICOS Determinação da potencialidade de uma água transmitir doença é feita de forma indireta. ✓Há vários organismos cuja a presença num corpo d’água indica uma forma qualquer de poluição. Organismos indicadores de Contaminação Fecal Bactérias de origem fecal PARÂMETROS BIOLÓGICOS Bactérias de origem fecal Típicas do intestino do homem e de outros animais de sangue quente (mamíferos em geral). Sempre presente no excremento do homem em grande quantidade (100 bilhões de coliformes totais/hab.dia, exemplo) 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 C o li fo rm e s T o ta is e F e c a is E . C o li e E s tr e p to c o c o s fe c a is Características Água Parâmetros Biológicos 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 Fonte: Arceivalla (1981). Características Água Parâmetros Biológicos Microrganismos Presentes nos Esgotos Domésticos Brutos 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 64 Características Água Parâmetros Biológicos Portaria MS 888/2021 Padrão microbiológico de potabilidade da água para consumo humano USOS DA ÁGUA: CRITÉRIOS E PADRÕES PADRÕES DE QUALIDADE DE ÁGUAS PADRÕES: são formas de exigências legais dos critérios estudados e fixados através de um dispositivo (Legal). Padrões regulam portanto a qualidade da água: - antes de ser usada satisfatoriamente; - depois quando ela deve ser lançada de volta ao ambiente Existem - Padrões de qualidade gerais e específicos - Padrões de aceitação (Resolução 357) - Padrões de utilização (Potabilidade) - Padrões rígidos e flexíveis - Padrões para todas atividades (Agrícola, Industria, etc.) USOS DA ÁGUA: CRITÉRIOS E PADRÕES PADRÕES DE QUALIDADE DE ÁGUAS FLUXOGRAMA DE UTILIZAÇÃO DAÁGUA PADRÃO 1 ANÁLISES E EXAMESAMOSTRAGEM CONDICIONAMENTO (TRATAMENTO) ANÁLISES E EXAMES PADRÃO 2 USO PADRÃO 1: RESOLUÇÃO 357/2005 CONAMA PADRÃO 2: POTABILIDADE (Portaria 888/2021) MANANCIAL Conselho Nacional de Meio Ambiente Resolução CONAMA nº 357/ de 17 de março de 2005 - Alterada pelas Resoluções nº 370, de 2006, nº 397, de 2008, nº 410, de 2009, e nº 430, de 2011. Complementada pela Resolução nº 393, de 2009. Estabelece a classificação das águas, considerando diversos aspectos visando uma melhor distribuição dos usos. (treze classes) Doces: (salinidade <0,005%): Classe especial, Classe 1 , Classe 2, Classe 3, Classe 4 Salobras: (salinidade entre 0,005% e 3%) Classe especial, classe 1 , Classe 2, Classe 3; Salinas: (salinidade >3%) Classe especial, Classe 1, Classe 2, Classe 3 Classificação dos corpos de água Classe especial: podem ser destinadas ao consumo humano após desinfecção; Classe 1: podem ser destinadas ao consumo humano após tratamento simplificado (filtração, desinfecção e correção do pH); Classe 2: podem ser destinadas ao consumo humano após tratamento convencional (coagulação, floculação, filtração, desinfecção e correção do pH); Classe 3 e Classe 1 (salobras): podem ser destinadas ao consumo humano após tratamento convencional ou avançado (técnicas de remoção ou inativação de constituintes refratários ao tratamento convencional); Classes que podem ser destinadas ao consumo humano Abastecimento Público Após tratamento simplificado → CLASSE 1 Abastecimento Público Após tratamento convencional → CLASSES 2 e 3 Padrão de Potabilidade MS – 888/2021 • Dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Turbidez – Característica que reflete o grau de transparência da água; a legislação exige que todas as amostras atendam ao padrão. Cor Aparente– Característica que mede o grau de coloração da água; a legislação exige que todas as amostras atendam ao padrão. Cloro residual livre – Indica a quantidade de cloro presente na rede de distribuição, adicionado no processo de desinfecção da água; a legislação exige que todas as amostras atendam ao padrão. Flúor –Adicionado à água para a prevenção da cárie dentária; a legislação exige que todas as amostras atendam ao padrão. Coliformes totais - Indicador de presença de bactérias na água e não necessariamente problemas para a saúde, bactérias do grupo coliforme pertence aos gêneros Escherichia, Citrobacter, Klebsiella e Enterobacter, embora vários outros gêneros e espécies pertençam ao grupo. E. coli - considerada o mais específico indicador de contaminação fecalrecente e de eventual presença de organismos patogênicos. Definição das principais variáveis Características Água Parâmetros Físicos Q u e s tõ e s P ro p o s ta s 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? Características Água Q u e s tõ e s P ro p o s ta s Parâmetros Químicos 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?
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