Aula 3 - A Água do Planeta

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27/03/2016 
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A ÁGUA DO PLANETA 
Universidade Paulista – Unip 
Engenharia Civil 
Química Aplicada 
Prof. Ma. Lorena Soares 
O CICLO DA ÁGUA 
• Origem da água na Terra; 
• Altos pontos de fusão e ebulição; 
• Alto calor específico 
• Capacidade de absorver e liberar grandes quantidades de 
energia 
 
O CICLO DA ÁGUA 
Fonte: Tibúrcio; Coimbra (2002) 
O CICLO DA ÁGUA 
 
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ESGOTAMENTO DE ÁGUA POTÁVEL 
• Contaminação 
• Esgotos 
• Desperdícios 
• Irrigação  sistema de gotejamento 
• Água do mar 
• Dessalinização é um processo físico-químico de retirada de 
sais da água, tornando-a doce, ou potável. 
ESGOTAMENTO DE ÁGUA POTÁVEL 
• Osmose inversa: 
• Também conhecida como Osmose 
Reversa, ocorre quando se exerce 
forte pressão em uma solução salina. 
A água atravessa uma membrana 
semipermeável, dotada de poros 
microscópicos, responsáveis por 
reter os sais, os microorganismos e 
outras impurezas. Desta forma, o 
líquido puro se “descola” da solução 
salgada, ficando separado em outro 
local. As estações de dessalinização 
atuais utilizam tecnologia de ponta, 
com membranas osmóticas 
sintéticas. 
 
 
 
ESGOTAMENTO DE ÁGUA POTÁVEL 
• Destilação Multiestágios: 
• Neste processo, utiliza-se vapor em alta temperatura para 
fazer com que a água do mar entre em ebulição. A 
nomenclatura “multiestágios” se justifica por conta da 
passagem da água por diversas células de ebulição-
condensação, garantindo um elevado grau de pureza. 
Neste processo, a própria água do mar é usada como 
condensador da água que é evaporada. 
 
ESGOTAMENTO DE ÁGUA POTÁVEL 
• Dessalinização Térmica: 
• É um dos processos mais antigos, imitando a circulação 
natural da água. O modo mais simples, a "destilação solar", 
é utilizada em lugares quentes, com a construção de 
grandes tanques cobertos com vidro ou outro material 
transparente. A luz solar atravessa o vidro, a água do 
líquido bruto evapora, os vapores se condensam na parte 
interna do vidro, transformando-se novamente em água, 
que escorre para um sistema de recolhimento. Dessa 
forma, separa-se a água de todos os sais e impurezas. Em 
lugares frios ou com carência de espaço, esse processo 
pode ser feito gerando-se calor através de energia. A 
melhor solução, neste caso, é a utilização de energia solar, 
que é mais barata, não consome recursos como petróleo e 
carvão e não agride o meio ambiente. 
 
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ESGOTAMENTO DE ÁGUA POTÁVEL 
• Congelamento: 
• É um processo que ainda exige estudos de viabilidade e 
novas tecnologias. Nele, a água do mar ou salobra é 
congelada. Quando a congelamos, produzimos gelo puro, 
sem sal. Então através do congelamento/descongelamento 
obtêm-se água doce. Esse método não foi testado em larga 
escala, porém, existem propostas para a exploração das 
calotas polares (onde está boa parte da água doce do 
planeta) para obtenção de água pura. Mas isso é 
demasiadamente caro e só seria utilizado como última 
opção. 
 
PADRÕES DE QUALIDADE DA ÁGUA 
• Resolução nº 20 do CONAMA 
• Estabelece a classificação das águas, doces, salobras e 
salinas do Território Nacional 
 
 
PADRÕES DE QUALIDADE DA ÁGUA 
• Goiás: 
• LEI Nº 8544, DE 17 DE OUTUBRO DE 1978: Dispõe sobre o 
controle da poluição do meio ambiente. 
 
• DECRETO N.º 1.745, de 06 de dezembro de 1979: Aprova o 
Regulamento da Lei n.º 8.544, de 17 de outubro de 1978, 
que dispõe sobre a prevenção e o controle da poluição 
do meio ambiente. 
 
• Secretaria do Meio Ambiente e dos Recursos Hídricos 
 
 
PADRÕES DE QUALIDADE DA ÁGUA 
• Art. 11 - Nas águas de classe 2 não poderão ser lançados 
efluentes, mesmo tratados, que prejudiquem sua qualidade 
pela alteração dos seguintes parâmetros ou valores; 
• I - virtualmente ausentes: 
• a) materiais flutuantes, inclusive espumas não naturais; 
• b) substâncias solúveis em hexano; 
• c) substâncias que comuniquem gosto ou odor; 
• d) substâncias potencialmente prejudiciais, até os limites 
máximos abaixo relacionados: 
• 1. Amônia - 0,5mg/l de N (cinco décimos de miligrama de Nitrogênio 
por litro); 2. Arsênico - 0,05mg/l (cinco centésimos de miligrama por 
litro); 3. Bário - 1,00mg/l (um miligrama por litro); 4. Boro - 1,00mg/l (um 
miligrama por litro); 5. Cádmio - 0,01mg/l (cinco centésimos de 
miligrama por litro); 6. Cromo (total) - 0,05mg/l (cinco centésimos de 
miligrama por litro); [...] 
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PADRÕES DE QUALIDADE DA ÁGUA 
• Portaria 2914/2011 do Ministério da Saúde 
• Dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância 
da qualidade da água para consumo humano e seu 
padrão de potabilidade. 
• Resolução CONAMA 430/2011 
• Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de 
efluentes, complementa e altera a Resolução nª 357, de 17 
de março de 2005, do Conselho Nacional do Meio 
Ambiente-CONAMA. 
 
POLUIÇÃO DAS ÁGUAS 
• Lei 6938/81: dispõe sobre a Política Nacional de 
Meio Ambiente 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Adição de substâncias ou de formas de energia que, direta ou 
indiretamente, alterem a natureza do corpo d’água de uma maneira tal 
que prejudique os legítimos usos que dele são feitos 
POLUIÇÃO DAS ÁGUAS 
• Matéria Orgânica 
• Consumida lentamente  consumo de oxigênio dissolvido 
no meio 
• Organismos patogênicos 
• Doenças 
• Amebíase, Giardíase, Disenteria, Febre tifóide, Teníase, Cólera, 
Gastroenterite, etc. 
• Nutrientes em excesso 
• Dejetos humanos e de animais, fertilizantes e 
decomposição da matéria orgânica. 
• Eutroficação: processo no qual um corpo de água é 
enriquecido pela adição de nutrientes extras, estimulando 
o crescimento de algas. 
POLUIÇÃO DAS ÁGUAS 
• Materiais em suspensão: 
• Diminuição da penetração da luz  fotossíntese 
• Radioatividade 
• Com base na ocorrência em águas de abastecimento, os 
isótopos que merecem atenção especial são o rádio 226 e 
228, o urânio 238 e 232, o chumbo 210 e o polônio 210 
• Principais problemas: efeitos teratogênicos (dano ao 
embrião ou feto), mutagênicos e somáticos, incluindo 
carcinogênese 
• Defensivos agrícolas e fertilizantes 
• Herbicidas (controle de ervas daninhas), fungicidas, 
inseticidas e nematócitos (controle de nematódeos 
parasitas). 
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POLUIÇÃO DAS ÁGUAS 
• Metais 
• Excesso ou a falta pode levar a moléstias no homem e nos 
animais 
• Bócio  deficiência em iodo; 
• Fluorose esqueletal e dentária  excesso de flúor; 
• Lei determina a concentração máxima permitida nos 
efluentes  acumulação dos mesmos no meio aquático 
potencializa o dano mesmo para os microrganismos não 
sensíveis, interferindo em toda cadeia alimentar. 
PRINCIPAIS USOS DA ÁGUA 
PRINCIPAIS USOS DA ÁGUA 
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E QUÍMICAS 
DA ÁGUA 
 
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É uma medida 
dos sólidos em 
suspensão na 
água 
Turbidez 
partículas em estado 
coloidal (argilas) partículas em suspensão 
(silte) 
matéria orgânica e 
inorgânica finamente 
dividida 
plâncton e outros 
organismos 
microscópicos 
ausência da maior parte dos 
microrganismos patogênicos 
valores < 0,5 UT 
representa o grau de interferência 
com a passagem da luz através da 
água, conferindo uma aparência turba 
à mesma 
Turbidez 
Origem antropogênica: 
- Despejos domésticos; 
- Despejos industriais; 
- Erosão. 
Origem natural: 
- partículas de rocha, argila e silte; 
-Algas e outros microrganismos. 
Turbidez 
Em corpos d‘água 
pode reduzir a 
penetração da luz, 
prejudicando a 
fotossíntese. 
De origem antropogênica 
podem estar associadas a 
compostos tóxicos e 
organismos patogênicos.Importância 
De origem natural não traz 
inconvenientes sanitários 
diretos. Esteticamente 
desagradável. Podem 
servir de abrigos para 
microrganismos. 
 
Turbidez 
Controle da operação 
das ETAs 
Caracterização de águas 
de abastecimento brutas e 
tratadas 
Utilização mais frequente 
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Responsável pela coloração da água Cor 
Origem antropogênica: 
- Esgotos domésticos; 
- Resíduos industriais (tinturarias, 
tecelagem, produção de papel, etc 
Origem natural: 
- Decomposição da matéria 
orgânica; 
- ferro e manganês. 
Cor substâncias dissolvidas 
natureza orgânica 
degradação de plantas 
e animais 
ácidos húmicos, ácidos fúlvicos, 
ácidos himatomelânicos e humina 
substâncias húmicas 
Cor 
De origem industrial podem 
ou não apresentar 
toxicidade. 
Importância 
De origem natural não traz risco 
direto à saúde. Cloração de água 
com cor podem gerar sub-
produtos potencialmente 
cancerígenos. 
 
Cor 
Caracterização de águas 
de abastecimento brutas e 
tratadas 
Utilização mais frequente 
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Cor 
cor verdadeira 
cor aparente 
material em solução 
matéria em suspensão 
centrifugação a 3.000 rpm durante 30 minutos sobrenadante 
cor verdadeira 
cor aparente amostra natural 
interferência de partículas coloidais e 
suspensas, além de microrganismos 
Cor + Cloro = trihalometanos-THM 
Filtrar em papel de filtro 0,45 mm Filtrado 
Medição da intensidade de calor Temperatura 
Origem antropogênica: 
-Águas de torres de resfriamento; 
- Despejos industriais. 
Origem natural: 
- transferência de calor por radiação 
e condução (Atmosfera e solo) 
Utilização mais frequente: 
- Caracterização dos corpos d’água 
- caracterização de águas residuárias brutas. 
Temperatura 
Elevações de temperatura: 
- aumentam a taxa das reações químicas e biológicas; 
- diminuem a solubilidade dos gases (ex.: OD); 
- aumentam a taxa de transferência de gases (o que 
pode gerar mau cheiro) 
estão ligados a um padrão 
secundário ou estético 
STD 
- época do ano 
- condições geológicas locais 
- clima 
- lançamentos de resíduos 
Envolvem sais inorgânicos e pequenas 
quantidades de matéria orgânica 
STD não são medida de potabilidade 
Principais sais são: cálcio, 
magnésio, potássio, carbonato, 
cloreto, sulfeto e nitrato. 
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• Sólidos em Suspensão: 
• Corresponde à carga sólida em suspensão e que 
pode ser separada por simples filtração ou 
mesmo decantação; 
• Controle de unidades de separação de sólidos 
(decantadores, filtros, flotadores), eficiências de 
processos de tratamento de efluentes. 
pH 
Potencial hidrogeniônico. Representa a concentração de íons 
hidrogênio H+, dando uma indicação sobre a condição de acidez, 
neutralidade ou alcalinidade da água. 
Origem antropogênica: 
- Despejos industriais (ex.: 
lavagem ácida de tanque) 
- Despejos domésticos 
(oxidação da matéria orgânica) 
Origem natural: 
- dissolução de rochas; 
- absorção de gases da atmosfera; 
- oxidação da matéria orgânica; 
- fotossíntese 
O pH influencia as reações do 
coagulante com a água bruta 
Sulfato de Alumínio 
Sulfato 
 Férrico 
pH 
C
o
a
g
u
la
n
te
 (
m
g
 L
-1
) 
pH 
Indica grau de acidez ou alcalinidade 
reflete as características do solo ou do subsolo 
calcário predominante - águas possuem alta 
alcalinidade e dureza e pH alto 
calcário não presente - as águas possuem baixa 
alcalinidade, geralmente moles, e baixo pH 
Muitas ETAs não ajustam 
o pH de coagulação 
exceto se alcalinidade 
adicional é necessária 
para a reação proceder 
usualmente 
determinada em 
laboratório, Jar Test 
Dosagem do coagulante 
custo final 
poderá ser o 
mesmo 
Ajustar pH com 
ácido ou base 
requer mais 
equipamentos e 
atenção do operador 
ao processo 
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durante tratamento, o pH 
é reduzido 
reação entre o coagulante e a 
alcalinidade da água bruta 
evitar corrosão no sistema de 
distribuição 
pH deve ser corrigido (6 – 9,5) 
eficiência da cloração pH pH é alto 
desinfecção não é 
eficiente 
o cloro é exalado 
pH deve ser 
medido 
rotineiramente 
água bruta, água sedimentada, 
água filtrada e água tratada 
sistema de distribuição 
O cloro deve portanto ser aplicado antes da correção final do pH (pH < 8,0) 
Geral: 
- pH < 7: condição ácida 
- pH = 7: neutralidade 
- pH > 7,0: condição básicas 
 
Em termos de tratamento e abastecimento de água: 
- Diferentes valores de pH estão associados a diferentes faixas de atuação 
ótima de cagulantes; 
- pode ocorrer necessidade de correção de pH antes e/ou depois da adição 
de produtos químicos. 
 
Em termos de tratamento de águas residuárias: 
- Valores de pH afastados da neutralidade tendem a afetar as taxas de 
crescimento dos microrganismos. 
 
Em termos de corpos d’ água: 
- Valores elevados de pH podem estar associados à proliferação de algas 
pH - Interpretação de resultados 
Alcalinidade 
adicionada (cal) Importante p/ coagulação natural 
proveniente de rochas 
alcalinas na bacia hidrográfica 
suficiente para reagir com 25 mg L-1 
de alumínio 
alcalinidade de 12,5 mg L-1 
de CaCO3 
Quantidade de íons na 
água que reagirão para 
neutralizar os íons 
presentes. 
Principais constituintes: 
- bicarbonatos; 
- carbonatos e 
- hidróxidos 
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muito alta, processo de 
abrandamento necessário 
alcalinidade 
monitorada durante o 
processo de tratamento 
considerada em 
projetos de ETAs 
muito baixa, providências 
devem ser tomadas a fim de 
aumentá-la 
Em termos de tratamento e abastecimento de água: 
- pH > 9,4: hidróxidos e carbonatos; 
- pH entre 8,3 e 9,4: carbonatos e bicarbonatos; 
- pH entre 4,4 e 8,3: apenas bicarbonato 
 
 
Em termos de tratamento de águas residuárias: 
- processos oxidativos (como nitrificação) tendem a consumir 
alcalinidade, a qual pode afetar a taxa de crescimento dos 
microrganismos responsáveis pela oxidação. 
Alcalinidade - Interpretação de resultados 
Dureza 
mais comuns 
Ca+2 e Mg+2 
cátions bivalentes de metais 
associados com HCO3; SO4
2-, Cl-1, NO3
- e SiO3
- 
forma depósito no sistema de 
distribuição obstruindo-o 
razões 
para a 
remoção 
aumenta a quantidade de 
sabão necessária para 
lavagens, aumento dos custos 
produz incrustações nos 
sistemas com temperatura 
elevada, ex. Aquecedores 
dureza total  50 mg/L CaCO3 
 
50 < D  150 mg/L CaCO3 
 
150 < D  300 mg/L CaCO3 
 
dureza total > 300 mg/L CaCO3 
Águas brandas 
Águas moderadas 
Águas duras 
Águas muito duras 
remoção da 
dureza devido a 
carbonatos 
Cal é adicionada até que o 
pH esteja entre 9,3 e 10 
precipitação do cálcio 
como CaCO3 
pH poderá ser aumentado 
mais ainda ( 10,5) 
precipitação do magnésio 
como Mg(OH)2 
Dureza - Interpretação de resultados 
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podendo ser um problema para aqueles 
que limitam a ingestão de sódio 
Em sistemas que não se 
deseja ter dureza a 
carbonatos 
soda (Na2CO3) ou soda cáustica (NaOH) 
usadas como alcalinizante 
pode aumentar a concentração de sódio 
na água potável 
Depois da 
remoção da 
dureza 
CO2 deve ser aplicado para 
reduzir o pH 
pH apresenta 
valor muito alto 
Características Parâmetro Águas para abastecimento Águas residuárias Corpos receptores 
Água superficial Água subterrânea bruta tratada Rio Lago 
Bruta tratada Bruta tratadaParâmetros 
físicos 
Cor X X X X X X 
Turbidez X X X X X X 
Sabor e odor X X X X 
Temperatura X X X X X 
Parâmetros 
químicos 
pH X X X X X X X X 
Alcalinidade X X X 
Dureza X X 
Ferro e 
manganês 
X X X X 
Cloretos X X 
Nitrogênio X X X X X X X X 
Fósforo X X X 
OD X X X 
Matéria 
orgânica 
X X X 
Parâmetros 
biológicos 
Organismos 
indicadores 
X X X X X X X 
Algas X X 
Principais parâmetros a serem investigados numa análise de água 
Fonte: VON SPERLING, M. (1996)