Tratamento de águas e efluentes

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Disciplina: Tratamento de agua e efluentes
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HISTÓRICO DO TRATAMENTO DE ÁGUA
	Através de um texto médico, do ano de 2000 a.C., têm-se uma das referências mais antigas sobre o tratamento de água de consumo. 
	Ele mostra como tornar a água potável através do aquecimento sobre o fogo, o sol ou o ferro quente, ou ainda, filtrando-a através de um leito de areia ou pedra. 
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HISTÓRICO DO TRATAMENTO DE ÁGUA
	Na Ásia Menor, o exército de Alexandre recebia a instrução de ferver a água antes do consumo.
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Histórico do tratamento de água
Na Roma Antiga, os aquedutos transportavam águas de diversas qualidades: consumiam-se as melhores, reservavam-se as de média qualidade aos banhos, e as piores às atividades náuticas.
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DISPONIBILIDADE DE ÁGUA
2% CALOTAS POLARES
1% ÁGUA DOCE DISPONÍVEL
97% MARES E OCEANOS
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Por que utilizar a água?
Três quartos da superfície da terrestre é coberta pela água, um composto único e essencial. 
A água é essencial para a manutenção da vida na Terra. É também uma das mais importantes matérias primas para a indústria em todo o mundo. 
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EVOLUÇÃO CONSUMO PER CAPITA/HOMEM
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UTILIZAÇÃO DA ÁGUA NO MUNDO
70% - Agricultura
22% - Indústria
8% - Doméstico
OPS ( Organização Pan-Americana de Saúde): 189 litros água per capita/dia
 
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ÁGUA
Barata e facilmente disponível;
Fácil de ser manuseada e pode ser bombeada;
Pode carregar grande quantidade de calor;
Não se expande nem se contrai muito às temperaturas normalmente encontradas;
Não se decompõe.
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Por que a água não é perfeita para ser usada?
Infelizmente a reputação da água não é totalmente positiva. A molécula da água é também notada por sua capacidade única de dissolver quase tudo o que ela toca; metais, terra e pedras. Esta capacidade especial concedeu a água o título de “SOLVENTE UNIVERSAL”.
O CICLO HIDROLÓGICO é o processo no qual a água da chuva cai na terra, se transforma em água de superfície, atinge lagos, rios e os oceanos. Então evapora de volta ao ar, onde ela pode vir a cair como chuva novamente.
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Ciclo da Água
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A água contém vários tipo de impurezas.
MINERAIS
TERRA
Cálcio Magnésio Sódio Ferro
Oxigênio
Monóxido
de carbono Dióxido de 
carbono
Argila
Sedimento
Areia
a. Sólidos dissolvidos
b. Gases dissolvidos
c. Matéria suspensa
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INSUSTENTABILIDADE ATUAL
 3 bilhões de pessoas (40% da população projetada) estarão vivendo em países sob estresse hídrico até 2015;
 Em 2003, 250 milhões de pessoas foram afetadas por desastres naturais agravados pela ação humana (3 vezes mais do que em 1990);
Em 2004 havia 30 milhões de refugiados ambientais;
 91 espécies de peixes de água doce foram extintas durante o Século 20;
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INSUSTENTABILIDADE ATUAL
 A população de 267 espécies marinhas (peixes, pássaros, mamíferos e répteis) diminuiu cerca de 30% entre 1970 e 2000;
 O consumo mundial de água dobrou entre 1961 e 2001. O consumo diário é de 1.900 litros/pessoa na América do Norte e de 15 litros /pessoa na África
 14.800 pessoas morreram de calor na França em 2003
O gasto per capita anual com consumo na Nigéria é de 194 dólares, nos EUA é de 21.707 dólares
 A fome mata 6 milhões de crianças por ano no mundo
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SITUAÇÃO BRASILEIRA
60% das internações anuais são pela falta de saneamento básico
30% da mortalidade infantil é por diarréia
72% das internações são vítimas 
	de doenças de origem hídrica 
	(disenteria, hepatite, febre tifóide, cólera,
 esquistossomose) 
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SITUAÇÃO BRASILEIRA
8% dos municípios possuem tratamento adequado de esgoto
58% dos municípios não tem estações de tratamento de água
Santa Catarina: 9% das cidades apresentam rede coletora de esgotos
 
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DOENÇAS ASSOCIADAS A ÁGUA
Doenças de transmissão hídrica:
Água atua como veículo do agente infeccioso. Ex: cólera, giardíase.
Doenças de privação hídrica:
Falta de água contribui para ocorrência de doenças. Ex: diarréias, conjuntivite.
 
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DOENÇAS ASSOCIADAS A ÁGUA
Doenças de base hídrica:
Água é o habitat predominante dos organismos. Ex: legionelose, esquistossomose.
Doenças relacionadas a água:
Água é o habitat dos insetos vetores de doenças. Ex: dengue, malária.
 
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DOENÇAS X PROBLEMAS AMBIENTAIS
FONTE: Banco Mundial.
 
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REAPROVEITAMENTO DE ÁGUA
	Reutilização / Reuso
	Reaproveitamento da água apesar da alteração de suas qualidades físico-químicas e microbiológicas, em função do seu uso
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REAPROVEITAMENTO DE ÁGUA
	Reciclagem
	Reaproveitamento da água que já passou ou precisa passar por alguma forma de tratamento para ser utilizada 
 
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PARÂMETROS DE QUALIDADE DA ÁGUA
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CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA POTÁVEL
Aspectos físicos
Temperatura
Turbidez
Cor
Sabor e Odor
Condutividade elétrica
Sólidos
 
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TURBIDEZ
Presença de partículas em suspensão ou em estado coloidal, que faz com que ocorra dificuldade de penetração da luz,
	
Quanto menor a turbidez, mais eficiente a desinfecção,
Diâmetros: 10-3 a 10 mm
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Partículas Sólidas na Água
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COR
Decomposição natural de plantas e animais
Ácidos húmicos
Formação de trihalometanos na reação com o desinfetante
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Cor Aparente e Cor Verdadeira
A diferença é dada pelo tamanho das partículas
Água em estado natural – Cor Aparente
Medida da cor feita com o sobrenadante da amostra com centrifugação e rotação, ou filtração – Cor Verdadeira
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SABOR E ODOR
	
Avaliação sensitiva,
Decorrentes da matéria excretada de algas e substâncias dissolvidas
	(gases, fenóis, clorofenóis, lançamento de despejos),
Tratamento por aeração, aplicação de oxidante e carvão ativado.
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TEMPERATURA
	
	Tem influência:
Nas reações com o coagulante,
Na eficiência da desinfecção,
Na solubilidade dos gases,
Na sensação de sabor e odor,
No desempenho das unidades de mistura rápida, floculação, decantação e filtração.
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1. CONDUTIVIDADE
É a medida da quantidade de sólidos totais dissolvidos na água. 
A leitura é feita em micro-ohms (ohms
Água Pura
Água Salgada
Fluxo de Corrente
+
+
-
-
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CONDUTIVIDADE ELÉTRICA
	
Depende da quantidade de sais dissolvidos na água,
Estima a quantidade de Sólidos Totais Dissolvidos (STD) na água,
Capacidade da água de transmitir corrente elétrica
	Altos valores de STD:
Aumenta solubilidade dos precipitados de alumínio e ferro,
Favorece a corrosão.
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Conceito: toda matéria que permanece como resíduo, após evaporação, secagem ou calcinação da amostra a uma temperatura pré-estabelecida durante um tempo fixado.
Todos os contaminantes da água, com exceção dos gases dissolvidos, contribuem para a carga de sólidos. Por esta razão, os sólidos são analisados separadamente.
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). 
SÓLIDOS
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São compostos por substâncias dissolvidas e em suspensão, e também são classificados como fixos (inorgânicos) e voláteis (orgânicos). 
Sólidos
Totais
Sólidos
Suspensos
(> 1,2  m)
Sólidos
Dissolvidos
(< 1,2  m)
Sólidos
Dissolvidos
Voláteis
(Mat. Orgânica)
Sólidos
Dissolvidos 
Fixos
(Sais Inorgânicos)
Sólidos
Suspensos
Voláteis
(Mat. Orgânica)
Sólidos
Suspensos 
Fixos (Mat. Inorgânica)
A 
A fração orgânica se oxidará e será eliminada como gás e a fração inorgânica permanecerá como cinzas.
SÓLIDOS
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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. 
Sólidos Suspensos (SS): é a porção dos sólidos totais que fica retida em um filtro que retém partículas de diâmetro maior ou igual a 1,2
μm. Também denominado resíduo não filtrável (RNF).
Sólidos Dissolvidos (SD): é a parcela dos sólidos totais de menores dimensões, que passam pelo filtro.
SÓLIDOS
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Sólidos Voláteis (SV): é a porção dos sólidos totais que se perde após a calcinação da amostra a 550-600°C. e representa a fração orgânica dos sólidos. Também denominado resíduo volátil.
Sólidos Fixos (SF): É a porção dos sólidos totais que resta após calcinação a 550-600°C e representa a fração inorgânica dos sólidos. Também denominado resíduo fixo.
Sólidos Sedimentáveis (SSed): é a porção dos sólidos suspensos 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.
SÓLIDOS
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Distribuição típica dos diversos tipos de sólidos
SÓLIDOS
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Importância
Estudos de controle de poluição das águas naturais e principalmente nos estudos de caracterização de esgotos sanitários e efluentes industriais.
No controle operacional de sistemas de tratamento de esgotos, algumas frações de sólidos são de grande importância. Em processos biológicos aeróbios e anaeróbios, as concentrações de sólidos em suspensão voláteis nos lodos dos reatores têm sido utilizadas para se estimar a concentração de microrganismos decompositores da matéria orgânica.
SÓLIDOS
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Importância
Algumas frações de sólidos podem ser inter-relacionadas, produzindo informações importantes. É o caso da relação SSV/SST que representa o grau de mineralização de lodos. 
Padrões de emissão em corpos d’água;
A presença de sólidos dissolvidos relaciona-se também com a condutividade elétrica da água.
SÓLIDOS
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Importância
SSed e SS são relacionadas entre si, constituindo-se em outro parâmetro prático de grande importância no controle operacional dos sistemas de tratamento biológico de esgotos, conhecido por índice volumétrico de lodo (IVL). O IVL representa o volume ocupado por unidade de massa de lodo.
Os lodos que se apresentam em boas condições de sedimentabilidade apresentam valores de IVL baixos; 
SÓLIDOS
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Determinação:
Sólidos sedimentáveis:
Volume da amostra: 1L;
Rotação de 360º
Leitura da interface lodo / líquido sobrenadante;
Resultado em mL/L.
SÓLIDOS
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Determinação:
Sólidos totais, fixos e voláteis:
Volume da amostra: 100 mL;
1ª. Pesagem: P0  peso da cápsula
2ª. Pesagem: P1  sólidos totais: (P1 – P0)/V
3ª. Pesagem: P2  sólidos voláteis (P1 – P2)/V
CÁPSULA
LAVAGEM
FORNO MUFLA
DESSECADOR
BALANÇA
AMOSTRA
BANHO-MARIA
ESTUFA
DESSECADOR
BALANÇA
FORNO MUFLA
DESSECADOR
BALANÇA
SÓLIDOS
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Relações:
ST = SF + SV  SV = ST - SF
SD = ST - SST
SDF = SF - SSF
SDV = SV - SSV
SÓLIDOS
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CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA POTÁVEL
Aspectos químicos
pH
Acidez e Alcalinidade
Dureza
Cloretos e Sulfatos
Ferro e Manganês
Nitratos e Nitritos
 
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Soda cáustica
Água Sanitária
Sabões
Cal
Leite de magnésia
Ácido clorídrico
Sucos Cítricos
Refrigerantes
Cervejas
Café
Tendência de corrosão
Tendência de incrustação
pH 
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pH
Potencial hidrogênio iônico da solução,
Índice que expressa a acidez, alcalinidade ou alcalinidade de uma solução,
 Importante nas etapas de coagulação, filtração, desinfecção e controle de corrosão. 
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Faixa de pH
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ALCALINIDADE
	
Capacidade da água em resistir a mudanças de pH, ou seja, capacidade de neutralizar ácidos.
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ALCALINIDADE
A alcalinidade é um dos componentes mais críticos da água. Se a alcalinidade é muito alta, pode ocorrer a formação de depósitos e incrustações. Se a alcalinidade for muito baixa, o resultado é a ocorrência de corrosão.
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ACIDEZ
	
	
 Capacidade de neutralizar bases
 Problemas de corrosão de metais
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DUREZA
Deve-se a presença de sais de cálcio e magnésio,
Provoca tártaro,
Consumo excessivo de sabão, 
Incrustações em sistemas
 de água quente
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Cálcio e Magnésio são os componentes que compõem a dureza da água. O cálcio e o magnésio fazem a água ser “difícil de lavar”. O minerais causadores de dureza reagem com o sabão, e fazem necessário o uso de uma maior quantidade de sabão.
DUREZA = CÁLCIO E MAGNÉSIO
A dureza da água deve ser monitorada cuidadosamente porque estes minerais saem da solução e formam depósitos muito duros, similares a pedras, nos clarificadores.
DUREZA
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Coloração amarelada e turva,
Confere sabor amargo e adstringente à água,
Quando oxidado, mancha sanitários e roupas
	
FERRO E MANGANÊS
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A sílica ocorre naturalmente nas águas tanto de superfície como água subterrânea. A sílica dependendo da concentração, pode causar sérios problemas de incrustação em caldeiras e sistemas de resfriamento.
SÍLICA
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NITRITOS E NITRATOS
		Diversas formas do nitrogênio:
Nitrato (NO3-)
Nitrito (NO2 -)
Amônia (NH3)
Nitrogênio molecular (N2)
Nitrogênio orgânico
	O nitrogênio orgânico degrada-se e transforma-se em nitrogênio amoniacal, com a presença de O2, transforma-se em nitrito, depois em nitrato.		
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Características químicas
	Nitritos e Nitratos
	
Nitratos e nitritos:
	podem causar problemas de perda de capacidade de oxigenação do sangue – metaglobinemia – doença do bebê azul
Nitrogênio orgânico e amoniacal:
	Poluição por descarga de esgoto recente
Nitratos:
	Poluição remota, nitrogênio já está oxidado
Quando desinfecção com cloro, formação de cloraminas orgânicas, reduzindo o poder de desinfecção do cloro.
	
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OXIGÊNIO DISSOLVIDO
	
É importante para a sobrevivência dos organismos aquáticos aeróbios,
Juntamente com o CO2 pode causar corrosão de materiais ferrosos, (canalizações e caldeiras)
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CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA POTÁVEL
Aspectos microbiológicos
	Organismos indicadores de contaminação fecal 
			COLIFORMES TOTAIS E FECAIS
 
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CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS
	
São determinadas por meio de exames bacteriológicos e hidrobiológicos,
São as algas, protozoários, bactérias, rotíferos, crustáceos, vermes
	
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CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS
	Coliforme totais
Fermentam a lactose com liberação de gás em menos de 48 hs, 35°C,
Sobrevivem mais tempo na água,
Resistem mais à cloração,
Indicadores da eficiência do tratamento 
Coliformes fecais
Fermentam a lactose com liberação de gás em menos de 48 hs, 44,5°C,
Presentes no intestino e excrementos de animais de sangue quente
Indicadores de qualidade de águas brutas
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Conceito: o OD é de essencial importância para os organismos aeróbios. 
Estabilização da MO  consumo de OD  comprometimento da vida aquática. 
Caso o OD seja totalmente consumido, tem-se condições anaeróbias  geração de maus odores.
Constituinte responsável: gás dissolvido.
Origem natural: dissolução do oxigênio atmosférico e produção pelos organismos fotossintéticos.
Origem antropogênica: introdução de aeração artificial.
OXIGÊNIO DISSOLVIDO: OD
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Importância
O oxigênio dissolvido é de vital importância para os seres aquáticos aeróbios.
É o principal parâmetro de caracterização dos efeitos da poluição das águas por despejos orgânicos.
É utilizado no controle operacional de estações de tratamento de esgotos (processos aeróbios e anaeróbios)
Caracterização de corpos d’água.
Parâmetro imprescindível para análise da DBO.
OXIGÊNIO DISSOLVIDO: OD
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Em termos de tratamento de águas residuárias:
É necessário um teor mínimo de OD (1 mg/L ou eventualmente mais) nos reatores dos sistemas aeróbios
Em termos dos corpos d’água:
A solubilidade do OD varia com a altitude e temperatura. Ao nível do mar (20o C), a Csat é de 9,2 mg/L
Valores de OD > CSat  indicativo da presença de algas
Valores de OD bem inferiores à CSat  presença de matéria orgânica (provavelmente esgotos)
Com OD em torno de 4-5 mg/L morrem os peixes mais exigentes; com OD igual a 2 mg/L praticamente todos os peixes estão mortos; com OD igual a 0  condições de anaerobiose 
OXIGÊNIO DISSOLVIDO: OD
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Determinação
Método Químico: Método de Winkler modificado pela azida de sódio (NaN3)
Método Eletrométrico: Oxímetros
OXIGÊNIO DISSOLVIDO: OD
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Conceito: a MO 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 do oxigênio dissolvido pelos microrganismos nos seus processos metabólicos de utilização e estabilização da MO.
Constituinte responsável: sólidos em suspensão e sólidos dissolvidos.
Origem natural: matéria orgânica vegetal e animal.
MATÉRIA ORGÂNICA
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Origem antropogênica: despejos domésticos e industriais.
Formas de se medir:
Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)
Demanda Química de Oxigênio (DQO)
Carbono Orgânico Total (COT)
MATÉRIA ORGÂNICA
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Conceito: a demanda bioquímica de oxigênio (DBO), é parâmetro fundamental para o controle da poluição das águas por matéria orgânica. 
Esta determinação envolve a medida do oxigênio dissolvido utilizada pelos microrganismos na oxidação bioquímica da matéria orgânica. 
A DBO é então empregada na determinação da quantidade aproximada de oxigênio que será necessária para oxidar biologicamente a matéria orgânica presente.
MATÉRIA ORGÂNICA: DBO
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Determinação da DBO:
Basicamente, a análise de DBO consiste em medidas da concentração de OD nas amostras, diluídas ou não, antes e após um período de incubação de 5 dias a 20°C. 
Durante este período, ocorrerá redução no teor de OD da água, consumido para satisfazer as reações bioquímicas de decomposição de compostos orgânicos biodegradáveis. 
Quanto maior for a quantidade de matéria orgânica biodegradável nas amostras, maior será o consumo de oxigênio durante os 5 dias de incubação e, portanto, maior será o valor da DBO. 
MATÉRIA ORGÂNICA: DBO
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Determinação da DBO:
No caso dos esgotos, alguns aspectos de ordem prática fazem com que o teste sofra algumas alterações.
Os esgotos, possuindo uma grande concentração de MO, consomem rapidamente (bem antes dos 5 dias) todo o oxigênio dissolvido no meio líquido.
Assim, é necessário efetuar-se diluições para reduzir a concentração de MO, possibilitando que o consumo de oxigênio a 5 dias seja numericamente inferior ao oxigênio disponível na amostra.
MATÉRIA ORGÂNICA: DBO
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Conceito: a demanda química de oxigênio (DQO) mede o consumo de oxigênio ocorrido durante a oxidação química da matéria orgânica.
O valor obtido é, portanto, uma indicação indireta do teor de MO presente.
A DQO é um parâmetro indispensável nos estudos de caracterização de esgotos sanitários e de efluentes industriais. A DQO é muito útil quando utilizada conjuntamente com a DBO para observar a biodegradabilidade de despejos. 
MATÉRIA ORGÂNICA: DQO
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Determinação da DQO: 
A oxidação química da matéria orgânica é obtida através do uso de um forte oxidante (dicromato de potássio, K2Cr2O7) em meio ácido.
Uma das grandes vantagens da DQO sobre a DBO é que permite respostas em tempo muito menor: cerca de três horas.
Além disso, o teste de DQO engloba não somente a demanda de oxigênio satisfeita biologicamente (como a DBO), mas tudo o que é suscetível de demandas de oxigênio, em particular os sais minerais oxidáveis.
MATÉRIA ORGÂNICA: DQO
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 DQO: Oxidação com K2Cr2O7
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Determinação da DQO: 
Exatamente por esse motivo, os resultados da DQO de uma amostra são superiores aos de DBO. 
Como na DBO mede-se apenas a fração biodegradável, quanto mais este valor se aproximar da DQO significa que mais facilmente biodegradável será o efluente. 
MATÉRIA ORGÂNICA: DQO
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A análise de Carbono Orgânico Total é aplicável especialmente para a determinação de pequenas concentrações de matéria orgânica.
O teste é desenvolvido colocando-se uma quantidade conhecida de amostra em um forno a alta temperatura.
O carbono orgânico é oxidado a CO2 na presença de um catalisador e o gás carbônico produzido é quantificado. 
MATÉRIA ORGÂNICA: COT
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Formas principais de remoção:
Os processos mais adequados para a remoção de matéria orgânica das águas residuárias, esgotos sanitários e efluentes industriais são os processos biológicos. 
Quando comparados aos processos físico-químicos, apresentam a grande vantagem de resultarem em eficiência mais elevada na remoção de DBO e DQO a um custo operacional mais baixo.
MATÉRIA ORGÂNICA
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Formas principais de remoção:
Processos biológicos:
Lagoas de estabilização
Lodos ativados
Tratamento anaeróbio
Disposição controlada no solo
Etc.
Processos físico-químicos
MATÉRIA ORGÂNICA
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QUALIDADE E CARACTERÍSTICAS DAS ÁGUAS BRUTAS
ÁGUAS DE SUPERFÍCIE (Rios e Lagos)
Baixa quantidade de sólidos dissolvidos
Elevada quantidade de sólidos suspensos
Sua qualidade muda rapidamente com as estações do ano e com variações no tempo
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QUALIDADE E CARACTERÍSTICAS DAS ÁGUAS BRUTAS
ÁGUAS PROFUNDAS (Poços)
Elevada quantidade de sólidos dissolvidos
Baixa quantidade de sólidos suspensos
Elevados teores de ferro e manganês
Baixo teor de oxigênio
Relativamente constante
 em sua qualidade e temperatura
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LEGISLAÇÃO BRASILEIRA
Ministério da Saúde: 
	Portaria MS n°518, de 25 de março de 2004
Política Nacional de Recursos Hídricos:
 Lei n°6938/81
Conselho Nacional de Meio Ambiente:
	CONAMA n°357/2005
Lei Estadual de Santa Catarina:
Decreto nº 14.250, de 5 de junho de 1981
 
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 PORTARIA MS n°518/2004
n° 2914 de 12/12/2011 
Dispõe sobre procedimentos e responsabilidades para o controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano
Estabelece os padrões de potabilidade
 
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Padrão para aceitação para consumo humano
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 CONAMA n°357/05 
Classifica as águas em categorias, e as classifica segundo os seus usos;
Além disso, direciona os padrões de lançamento dos efluentes conforme a necessidade do futuro uso da água.
 
*
CONAMA n°357/05
Art. 2º. Para efeito desta Resolução são adotadas as seguintes definições:
I - águas doces: águas com salinidade igual ou inferior a 0,5%;
II - águas salobras: águas com salinidade superior a 0,5% e inferior a 30%;
III - águas salinas: águas com salinidade igual ou superior a 30%.
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CONAMA n°357/05
 As águas doces são classificadas em:
  Classe especial, 1,2, 3 e 4
 As águas salobras são classificadas em:
Classe especial, 1, 2 e 3
 As águas salinas são classificadas em:
Classe especial, 1, 2 e 3
*
ÁGUAS DOCES
Classe especial
 ao abastecimento para consumo humano, com desinfecção;
 à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas; 
 à preservação dos ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral
*
ÁGUAS DOCES
 
Classe 1
 ao abastecimento para consumo humano, após tratamento simplificado;
à proteção das comunidades aquáticas;
à recreação de contato primário, tais como natação, esqui
aquático e mergulho, conforme Resolução CONAMA no 274, de 2000;
à irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam rentes ao solo e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película; e
à proteção das comunidades aquáticas em Terras Indígenas 
*
Classe 2
 ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional;
 à proteção das comunidades aquáticas;
 à recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho, conforme Resolução CONAMA no 274, de 2000;
 à irrigação de hortaliças, plantas frutíferas e de parques, jardins, campos de esporte e lazer, com os quais o público possa vira ter contato direto; e
 à aqüicultura e à atividade de pesca. 
ÁGUAS DOCES
*
			 ÁGUAS DOCES
 
Classe 3
 ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional ou avançado;
 à irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras;
 à pesca amadora;
 à recreação de contato secundário; e
 à dessedentação de animais
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 ÁGUAS DOCES
 Classe 4
à navegação; e
 à harmonia paisagística
 
*
TRATAMENTO DE ÁGUAS
*
TRATAMENTO DA ÁGUA
*
FUNÇÕES DE CADA ETAPA
 Grelhas: separação das impurezas mais grosseiras,
 Captação de água: tomada de água para encaminhá-la à ETA,
 Bombas de baixa
pressão: (eventualmente) transportar a água até a ETA,
*
FUNÇÕES DE CADA ETAPA
 Pré-desinfecção: redução da concentração de microorganismos, oxidação da matéria orgânica,
 Medição de vazão: além de ajustar a dosagem de produtos químicos 
 Coagulação: desestabilizar as partículas em suspensão, preparar a formação de um floco,
 Floculação: aglutinar as partículas de impurezas, aumentarem o volume do floco,
*
FUNÇÕES DE CADA ETAPA
 Decantação: eliminar as partículas do floco, o líquido é encaminhado para os filtros e o lodo formado deve ser enviado a rede de esgotos, 
 Filtração: separar as pequenas partículas de floco contidas no decantador, última etapa possibilitando a redução da turbidez e da cor,
 Desinfecção: destruição dos microorganismos prejudiciais à saúde,
*
FUNÇÕES DE CADA ETAPA
 
 Fluoretação: adição de íons fluoretos na água,
 Reservatório: conservar a água tratada até a sua utilização,
 Bombas de alta pressão: (eventualmente) distribuição de água tratada para os consumidores
*
TRATAMENTO DA ÁGUA
Processo físico-químico de remoção de Sólidos Suspensos presentes na água.
Possui etapas distintas:
Mistura rápida
Coagulação
Floculação
Decantação
*
MISTURA RÁPIDA
Nessa fase, as partículas em suspensão, que se pretende remover, reagem com os produtos químicos adicionados à água,
A mistura deve ser enérgica e de curta duração, com o objetivo de dispersar os produtos químicos na água.
*
AONDE OCORRE??
			
*
AONDE OCORRE??
			
*
Coagulação
A turbidez e a cor são provenientes de partículas pequenas e negativas
O coagulante possui carga elétrica positiva e assim desestabiliza estas partículas 
Partículas + Coagulante = Atração de partículas
Processo rápido = até 100 segundos
*
Coagulação
+
+
+
+
+
+
+
Neutralização de Cargas Superficiais
=
Potencial Zeta ~ Zero
anula força de Repulsão
*
Coagulação
Consiste na desestabilização das partículas em suspensão, através do uso de um coagulante adequado.
*
Coagulação
A dosagem do coagulante depende de:
Quantidade de Sólidos Suspensos;
pH da água;
Tipo de Coagulante
*
Principais coagulantes usados no tratamento de águas
Composto		Fórmula	 Faixa Ideal de pH
Sulfato de Alumínio	Al2(SO4)3.18H2O		5,0 à 8,0
Sulfato Ferroso	FeSO4.7H2O			7,5 à 8,0
Cloreto Férrico	FeCl3				4,0 à 5,0
Sulfato Férrico 	Fe2(SO4)3			4,5 à 5,5
PAC 5,0 à 8,0
*
Fatores que influenciam a Coagulação
pH,
temperatura, (+coagulante, polímero, + turbidez),
coagulante,
turbidez (pH ideal para eliminar= 6,5 a 7,5),
Cor (pH ideal para eliminar= 4,0 a 6,0).
*
O PROCESSO DE COAGULAÇÃO
Mecanismos de desestabilização de partículas coloidais
Compressão da dupla camada
Adsorção-neutralização
Varredura
Pontes de hidrogênio
*
Ensaio de Jar teste
*
Ensaio de Jar teste
*
FLOCULAÇÃO
Caracteriza-se pela aglomeração dos microflocos
formados na etapa de coagulação
Ocorre com agitação lenta e depende da
 probabilidade de choque entre as partículas
Em alguns casos torna-se imprescindível o uso 
de “Polieletrólitos”
*
	ANTES				DEPOIS
FLOCULAÇÃO QUÍMICA
*
Sistemas de floculação
 Sistema hidráulico: chicanas horizontais e chicanas verticais,
Sistema mecânico: hélices, turbinas ou pás.
*
Tipos de floculadores
Mecanizado de hélice
Floculador hidráulico vertical
*
DECANTAÇÃO
Após sair do floculador, espera-se que praticamente toda a matéria em suspensão existente na água bruta esteja aglutinada entre si e com o coagulante, constituindo o que se denomina de floco. 
Da mesma forma, espera-se que esses flocos tenham adquirido tamanho e peso suficientes para que possam ser separados da água através da decantação.
*
DECANTADOR TÍPICO
*
FILTRAÇÃO
Processo de polimento associado à clarificação de um meio líquido.
1)	O filtro contém um leito de material poroso;
2)	Os sólidos suspensos são retidos;
3)	Através da retrolavagem são eliminados lama e fragmentos diversos.
*
FILTRAÇÃO
Nesse processo a água passa através de um leito de areia e/ou antracito com granulometria especificada, suportada por uma camada de cascalho. Durante esta passagem as partículas são retiradas da água e acumulam-se no espaço entre os grãos do material filtrante dentro do filtro.
*
CLASSIFICAÇÃO
taxa de filtração:	filtro rápido / lento
direção do fluxo:	filtro descendente / 					ascendente
material filtrante:	filtro de camada simples / 				duplo / triplo
pressão da filtração:	filtro de gravidade / 					de pressão
*
Filtro de Pressão
Água de Retrolavagem
Água Filtrada
Água Afluente
Água de Rejeito
Brita de 3,5 à 1/8 pol.
Areia Fina
Água
X
0,5 X
Placa Defletora
Crepinas
*
Filtração com Carvão Ativado
Empregada fundamentalmente para a remoção de:
Cloro
Materiais orgânicos solúveis
*
Cloro +
Orgânicos
Carbono
ativado
Carbono
ativado
+ Cloro
+ Orgânicos
Água
Atuação do Carvão Ativado
*
Clarificação
*
EFICIÊNCIA DA FILTRAÇÃO
concentração de matéria em suspensão na água aplicada (antes da filtração)
concentração máxima permitida de matéria em suspensão depois da filtração
granulometria do meio filtrante (tamanho e uniformidade dos grãos)
porosidade do meio filtrante
profundidade do filtro
taxa ou velocidade de filtração T = Q/A (m³/(m²·dia), m/h)
variação da perda de carga (mínima quando acabou de ser lavado, máxima quando está colmatado)
consumo de água tratada na lavagem do filtro
tempo de operação entre as lavagens
*
LAVAGEM DOS FILTROS
VELOCIDADE (v) = VAZÃO água de lavagem/ÁREA do filtro
Varia entre 0,8 e 0,9 m/min
Tempo normalmente 10 minutos
VOLUME = v x t x A
*
LAVAGEM DOS FILTROS
Quando o nível de água atingir um certo limite, correspondendo à perda de carga máxima permissível, lava-se o filtro que estiver operando há mais tempo;
Se houver controle de turbidez no efluente de cada filtro, lava-se o filtro que apresentar pior resultado.
*
Filtros ascendentes
Os filtros ascendentes foram introduzidos no Brasil com a denominação de filtros russos e são adequados para a clarificação direta de águas com as seguintes características:
pouco poluídas
pouco contaminadas
de turbidez baixa (menor de cerca 50 UT)
de baixo teor de sólidos em suspensão (menor que cerca de 150 mg/L, incluindo o coagulante aplicado)
sem variações rápidas de qualidade
*
Água desta qualidade, previamente coagulada, pode ser diretamente introduzida pelo fundo do filtro sem passar por floculadores ou por decantadores. 
A filtração é realizada satisfatoriamente no próprio filtro enquanto a água escoa no sentido de baixo para cima, sucessivamente, através da camada suporte e do leito de areia. Acima da camada de areia, calhas coletoras ou tubos perfurados recolhem a água filtrada.
Filtros ascendentes
*
FILTROS LENTOS
A filtração lenta é adotada principalmente para comunidades de pequeno porte como tratamento único de água, quando as águas dos mananciais apresentam baixos teores de turbidez e cor (menor que 50 NTU). 
O processo consiste em fazer a água passar através de um leito de areia de 0,9 a 1,2 m de espessura com a finalidade de remover impurezas físicas, químicas e biológicas. 
Geralmente a lâmina de água de 0,9 a 1,2 m acima do leito filtrante proporciona uma taxa de filtração entre 3 e 9 m³/(m².dia).
*
VANTAGENS DOS FILTROS LENTOS
Operação simples;
Custos operacionais baixos;
Boa eficiência na remoção de microorganismos patogênicos;
Boa eficiência na remoção de turbidez.
*
DESVANTAGENS DOS FILTROS LENTOS
Ocupam grandes áreas;
Necessidade periódica de remoção e lavagem da areia;
Possibilidade de degradação do manancial com o passar do tempo, alterando as características físico-químicas iniciais da água (aumento excessivo da turbidez).
*
Principais Processos de Remoção de Impurezas da Água
PROCESSO			IMPUREZAS
- Clarificação		Sólidos Suspensos
- Filtração			Sólidos Suspensos
- Carvão Ativado		Cloro e Mat. Org.
- Cloração			M.O, Cor, Fe, Mn
- Abrandamento		Dureza Ca e Mg
- Desmineralização	Sais Dissolvidos
- Osmose Reversa		Sais Dissolvidos
- Desaeração
Gases Dissolvidos
- Descarbonatação		HCO3- e CO3-2 
*
DESINFECÇÃO
A desinfecção é feita normalmente com utilização de produtos à base cloro.
Os produtos mais utilizados são:
Hipoclorito de Sódio
Hipoclorito de Cálcio
Cloro Gás
*
DESINFECÇÃO
Outros produtos:
Dióxido de cloro: custos mais elevados de implantação e operação, 
Ozônio: Não deixa cheiro na água. Operação difícil, e não tem ação residual,
Raios ultravioletas: lâmpadas de mercúrio
*
 CLORAÇÃO
 É o processo de adição de um agente químico clorado à água
 com a finalidade de promover a oxidação de compostos:
 Inorgânicos (Remoção de impurezas - Pré-cloração);
 Orgânicos (Remoção de contaminantes - Pré-cloração e
	 Desinfecção - Pós-cloração).
As formas de utilização mais comuns são como Cloro gás e
Hipoclorito de Sódio (10%).
*
Pré - Cloração
É a cloração efetuada logo após a captação de água bruta e 
empregada nos seguintes casos:
 Quando U.F.C.> 50.000 col./ml para evitar desenvolvimento
 microbiológico exagerado no sistema de pré-tratamento;
 Sempre que o teor de Matéria orgânica oxidável pelo K2Cr2O7
 for superior à 5,0 ppm;
 Quando o tempo de Pós-Cloração for menor que 4 horas;
 Oxidar Fe e Mn solúveis 
 2 Fe(HCO3)2 + Cl2 + H20  2Fe(OH)3 + 2HCl + 4CO2
 2 Mn(HCO3)2 + Cl2 + H20  2Mn(OH)3 + 2HCl + 4CO2
*
Pós - Cloração
É a cloração efetuada logo após o processo de filtração,
com a finalidade de promover a desinfecção da água:
Reações Químicas:
 Cloro Gás: Cl2 + H2O  HClO + HCl
 Hipoclorito de Sódio: NaClO + H2O  HClO + NaOH
 		HClO H+ + ClO-
 A eficiência da cloração é determinada pela quantidade de HClO
presente no meio, pois este é cerca de 40 a 80 vezes mais oxidante que o 
íon ClO-. 
O HClO difunde-se fácil através das paredes celulares dos 
microrganismos, reagindo com proteínas do citoplasma interferindo
diretamente nas suas funções vitais.
*
Quando o gás cloro é adicionado na água, 2 reações ocorrem:
		hidrólise e ionização 
	 Cl2 + H2O  HClO + H+ + Cl-
	 HOCl  H+ + OCl-
Pós - Cloração
*
As quantidades de HOCl e OCl- são chamadas de cloro residual livre
O grau de dissocição depende da temperatura e pH
Pós - Cloração
*
Eficiência da Cloração X pH do meio
20%
40%
60%
80%
100%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0%
Percentual de HClO
Percentual de ClO-
pH
 HClO H+ + ClO-
*
Regras Básicas para a Pós - Cloração
 O residual de Cloro Livre deverá estar compreendido 
 entre 0,5 e 1,0 ppm.
 No sistema de distribuição deverá ser 0,2 ppm.
*
EFICIÊNCIA DA FILTRAÇÃO
 - concentração e espécie dos microorganismos 
	presentes na água;
concentração e tipo do desinfetante na água;
tempo de contato do desinfetante com a água
	 a ser tratada;
características químicas e temperatura da água.
*
CONTROLES OPERACIONAIS DA ETA
 pH no Floculador: de acordo com a característica da água e do Coagulante empregado.
(PAC: 7 a 7,5; Sulfato de Alumínio: 6,2 a 6,8);
 Clarificação, tamanho dos flocos e Decantação: amostragem e visualização no tanque de floculação;
 Descarga do Lodo: uma vez por turno ou quando necessário, com tempo curto para evitar desperdícios;
 Retrolavagem dos filtros: com auxílio de ar comprimido, porém com o cuidado para evitar arraste de arreia; raspar antes a sujeira de cima do filtro;
 Limpeza geral da ETA: uma vez por semana ou pelo menos uma a cada quinze dias.
*
Manuseio com Produtos Químicos
Todo produto químico requer cuidado quanto ao manuseio, estocagem e descarte, de forma que ao manuseá-los, usar os EPI’s usuais, tais como: protetor facial, luvas e avental de PVC. 
Evitar contato com a pele e olhos. No caso de contato com a pele, lavar imediatamente com água e sabão por pelo menos 15 minutos, no caso de irritação, procurar auxílio médico. No caso de contato com os olhos, lavar com água em abundância durante pelo menos 15 minutos, mantendo as pálpebras abertas. Caso persista alguma irritação procure um oftalmologista.
*
Um dos objetivos de laudos de análises é a verificação do atendimento aos padrões exigidos pelas legislações.
A interpretação de laudos serve para fornecer subsídios para três importantes objetivos:
Estudo da tratabilidade de águas para abastecimento público e industrial;
Estudo da biodegradabilidade de efluentes líquidos predominantemente orgânicos;
Estudo da consistência de resultados de análises laboratoriais.
*
Estudo da tratabilidade de águas para abastecimento público e industrial:
Identificação dos parâmetros que necessitam de tratamento, de modo a se enquadrar nos padrões;
Identificação do melhor tipo de tratamento deve ser empregado em cada caso.
*
Estudo da tratabilidade de águas para abastecimento público e industrial:
Sólidos suspensos  fácil remoção
Sedimentação simples;
Flotação;
Filtração (partículas mais finas).
Partículas em estado coloidal (turbidez baixa e cor elevada):
Coagulação e floculação;
Aeração ou cloração (auxiliares).
*
Estudo da tratabilidade de águas para abastecimento público e industrial:
Partículas em solução verdadeira e íons  difícil remoção:
Troca iônica;
Osmose reversa;
Precipitação química.
Entre os íons de difícil remoção, encontram-se:
Cátions: metais pesados; cálcio e magnésio.
Ânions: cloretos, fluoretos, sulfatos, sulfetos, nitrato e cianeto.
*
Exercício: A água de um poço foi analisada, tendo-se obtidos os seguintes resultados:
*
Estudo da biodegradabilidade de efluentes líquidos predominantemente orgânicos :
Identificação do grau de biodegradabilidade de efluentes líquidos para escolha do processo de tratamento a ser utilizado;
Identificação do melhor tipo de tratamento deve ser empregado em cada caso.
*
Estudo da biodegradabilidade de efluentes líquidos predominantemente orgânicos:
Relação SV/ST  avaliação da carga orgânica
Relação DBO5/DQO  avaliação da biodegradabilidade
DBO5/DQO < 0,25 – biodegradabilidade pequena
Nutrientes (N,P):
DBO5 : N : P  100 : 5 : 1 (processos aeróbios);
DQO : N : P  350 : 7 : 1 (processos anaeróbios).
*
Estudo da biodegradabilidade de efluentes líquidos predominantemente orgânicos:
Substâncias tóxicas ou inibidoras da atividade biológica:
Solventes orgânicos  alguns mg/L;
Óleos e graxas  uma ou mais centenas de mg/L;
Compostos fenólicos  50 a 200 mg/L;
Metais pesados  poucos mg/L;
Pesticidas  baixas concentrações.
De modo geral, os efeitos de substâncias inibidoras são mais relevantes em reatores anaeróbios.
*
Estudo da biodegradabilidade de efluentes líquidos predominantemente orgânicos:
Nos reatores anaeróbios, as presenças de sulfato, cloreto e amônia devem ser limitadas.
O pH deve se manter próximo à neutralidade para permitir um ecossistema diversificado e equilibrado.
Temperatura:
Tratamento anaeróbio: 35oC (faixa termofílica: 60oC);
Tratamento aeróbio: 30oC (temperaturas altas dificultam a dissolução do oxigênio).
*
Exercício: Avaliar a biodegradabilidade de um efluente industrial cujas análises apresentaram os seguintes resultados:
 Sólidos totais: 2000 mg/L Sólidos voláteis: 1600 mg/L
 DBO5 : 850 mg/L DQO: 1200 mg/L
 Nitrogênio orgânico: 20 mg/L (N)
 Nitrogênio amoniacal: 30 mg/L (N)
 Nitrato: 5 mg/L (NO3)
 Fosfato total: 15 mg/L (PO4)
 Óleos e graxas: 500 mg/L
 Índice de fenóis: 180 mg/L
 Sulfato: 1400 mg/L
 pH: 4,8
 Temperatura 60oC
*
Estudo da consistência de resultados de análises laboratoriais:
ST = SF + SV SV = ST - SF
SD = ST - SST
SDF = SF - SSF
SDV = SV - SSV
Sólidos dissolvidos e cor verdadeira: Como a cor verdadeira é causada por sólidos dissolvidos, não é possível ter‐se cor verdadeira elevada e baixa concentração de sólidos dissolvidos.
Ferro, manganês e cor: Como ferro e manganês dissolvidos na água desenvolvem cor, não é possível ter‐se concentrações elevadas de ferro ou manganês e baixos valores de cor.
*
pH e acidez: Não existe acidez em amostra com pH acima de 8,3.
pH e alcalinidade: Não existe alcalinidade em
amostras com pH abaixo de 4,5.
Alcalinidade de bicarbonato não existe em uma água que contenha alcalinidade de hidróxido e vice‐versa.
Dureza (CaCO3) = Cálcio (CaCO3) + Mg (CaCO3)
Alcalinidade e dureza: A alcalinidade de bicarbonatos é proporcional à dureza
temporária.
DBO5 e DQO: É bastante improvável que se tenha DBO5 maior que a DQO em uma amostra.
NTK (Nitrogênio Total Kjeldahl) = N – Orgânico + N‐ Amoniacal
 Estudo da consistência de resultados de análises laboratoriais:
*
Exercício: Na análise de um efluente industrial foram obtidos os resultados abaixo relacionados. Avaliar a coerência entre eles.
pH: 8,9
DBO5: 180 mg/L DQO: 320 mg/L
Fósforo total: 8,2 mg/L (P) Ortofosfato: 4 mg/L (PO4)	 Fosfato orgânico: 20 mg/L (PO4) Sólidos totais: 540 mg/L
Sólidos fixos: 200 mg/L Sólidos voláteis: 360 mg/L
Sulfato: 420 mg/L Chumbo: 12 mg/L
Nitrogênio total (NTK): 35 mg/L (N)
Nitrogênio orgânico: 20 mg/L (N)
Nitrogênio amoniacal: 15 mg/L (N)
Material Solúvel em hexano: 550 mg/L
Índice de fenóis: 20 mg/L
*
Exercício: Na análise de um efluente industrial foram obtidos os resultados abaixo relacionados. Avaliar a coerência entre eles.
Cor: 5 UC
Turbidez : 2 UNT
Sólidos Totais: 350 mg/L
Sólidos Fixos: 150 mg/L
Sólidos Voláteis: 250 mg/L
Sólidos em Suspensão Totais: 280 mg/L
Sólidos em Suspensão Fixos: 60 mg/L
Sólidos Dissolvidos Totais: 100 mg/L
Sólidos Dissolvidos Fixos: 20 mg/L
Sólidos Dissolvidos Voláteis: 80 mg/L
Sólidos Sedimentáveis: 40 mg/L
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