Ciclos biogeoquímicos e tratamento da água

Prévia do material em texto

Química Ambiental e 
Tecnologia Ambiental
Profa. Me. ELAINE CRISTINA BUCIOLI
RESUMO CONTEÚDO 
P1
Ciclos Biogeoquímicos
 Ciclos Gasosos - o depósito está na atmosfera ou hidrosfera, composto dos
seguintes nutrientes:
Oxigênio Reservatório é a atmosfera
Carbono
Grande reservatório está na hidrosfera, na forma de gás carbônico, 
embora também esteja presente na atmosfera;
Nitrogênio Reservatório é a atmosfera.
Água Os depósitos são o mar, rios, lagos, rochas sedimentares.
Fósforo Os reservatórios são as rochas formadas em remotas eras geológicas.
Enxofre O maior reservatório são as rochas e sedimentos.
 Ciclos Sedimentares - depósito está na crosta terrestre, composto dos
seguintes nutrientes:
O elemento carbono (C) é o principal constituinte de
tudo o que é orgânico e embora o dióxido de
carbono (CO2) represente apenas 0,35% dos gases
que compõem a atmosfera, o carbono é um
elemento que nos últimos anos tem provocado
mudanças profundas no planeta.
Ciclo do Carbono
Ciclo do Carbono
EFEITO ESTUFA
O efeito estufa é hoje uma das principais
preocupações de governos e de
instituições internacionais ligadas ao
problema ambiental.
CICLO DO OXIGÊNIO
 O Oxigênio se distribui em três reservatórios: a atmosfera (os gases
que rodeiam a superfície da terra), a biosfera (os organismos vivos e o
seu ambiente próximo) e a litosfera (a parte sólida exterior da terra)
• O oxigênio é o elemento mais abundante na crosta terrestre e nos 
oceanos, e o segundo na atmosfera;
• Na atmosfera encontra-se como oxigênio diatômico/oxigênio molecular 
(O2), dióxido de carbono (CO2), ozônio (O3), dióxido de nitrogênio (NO2), 
monóxido de nitrogênio (NO), dióxido de enxofre (SO2), etc.
Ciclo do Oxigênio
FLUXO DO OXIGÊNIO
 A maior fonte do oxigênio presente na atmosfera e biosfera vem da
fotossíntese que transforma dióxido de carbono e água em oxigênio e
açúcar;
 6CO2 + 6H2O + energia → C6H12O6 + 6O2
 O oxigênio também tem um ciclo entre a biosfera e a litosfera, através
das conchas de carbonato de cálcio (CaCO3) produzidas por
organismos marinhos
 A fotossíntese nos oceanos contribui aproximadamente com 45% do
oxigênio total livre no ciclo do oxigênio. O crescimento da população de
organismos que fazem fotossíntese é limitada principalmente pela
disponibilidade de fósforo dissolvido
O nitrogênio é um componente que entra na composição de duas moléculas
orgânicas de considerável importância para os seres vivos: as proteínas e os ácidos
nucléicos.
Embora presente em grande concentração no ar atmosférico, essencialmente na
combinação molecular N2, poucos são os organismos que o assimilam nessa
forma.
Apenas certas bactérias e algas cianofíceas podem retirá-lo do ar na forma de
N2 e incorporá-lo às suas moléculas orgânicas.
Algumas bactérias nitrificantes na superfície do solo realizam a conversão do
nitrogênio, transformam a amônia em nitratos, disponibilizando esse elemento
diretamente às plantas e indiretamente aos animais, através das relações
tróficas: produtor e consumidor.
CICLO DO NITROGÊNIO
 o ciclo do fósforo é mais simples do que os ciclos do carbono e do nitrogênio, pois
não existem muitos compostos gasosos de fósforo, apenas um composto de fósforo
realmente importante para os seres vivos que é o íon fosfato
O fósforo é o material genético constituinte das moléculas dos ácidos ribonucléico
(RNA) e desoxirribonucléico (DNA) e componente dos ossos e dentes.
 O fósforo aparece principalmente na forma de fosfato (PO4-3), obtido a partir da
degradação das rochas (minerais).
 Drenado gradativamente para o mar, o fosfato passa por processos de
sedimentação, sendo incorporado às rochas. Podendo retornar ao ecossistema
terrestre por meio dos processos geológicos, como a elevação do leito no mar ou o
rebaixamento do nível das águas.
CICLO DO FÓSFORO
 Existem dois ciclos do fósforo que acontecem em escalas de tempo bem
diferentes.
 Uma parte do elemento recicla-se localmente entre o solo, as plantas,
consumidores e decompositores, em uma escala de tempo relativamente curta, que
podemos chamar “ciclo de tempo ecológico”.
 Outra parte do fósforo ambiental sedimenta-se e é incorporada às rochas; seu
ciclo envolve uma escala de tempo muito mais longa, que pode ser chamada “ciclo
de tempo geológico”.
Observação
 O enxofre se encontra nos solos nas formas orgânica e inorgânica. A forma orgânica
representa mais de 90% do S total na maioria dos solos, observando-se uma relação entre o S
total e o carbono e nitrogênio orgânico.
No solo se encontra em combinações de sais de sulfato, sulfetos e minério. Nas
proximidades de vulcões, o enxofre é encontrado na sua forma original.
CICLO DO ENXOFRE
CICLO DO ENXOFRE
Pode definir-se ciclo hidrológico como a seqüência fechada de fenômenos pelos
quais a água passa do globo terrestre para a atmosfera, na fase de vapor, e
regressa àquele, nas fases líquida e sólida.
A água ocupa 70% da superfície da Terra. A maior parte, 97%, é salgada. Apenas 
3% do total é água doce, onde 77% está congelada, 22% compõem-se de água 
subterrânea, o restante esta na atmosfera, animais, plantas. Apenas 0,01% vai para 
os rios, ficando disponível para uso
A água é uma das matérias-primas da fotossíntese: seus átomos de hidrogênio
irão fazer parte da glicose fabricada, e seus átomos de oxigênio se unem para
formar o O2 (gás oxigênio) liberado para a atmosfera
CICLO DA ÁGUA
ETAPAS DO CICLO DA ÁGUA
PROCESSO DE TRATAMENTO DE ÁGUA
ÁGUA PARA ABASTECIMENTO PÚBLICO
• Classe Especial: ao abastecimento para consumo humano, com
desinfecção.
• Classe 1: ao abastecimento para consumo humano, após tratamento
simplificado.
• Classe 2: ao abastecimento para consumo humano, após tratamento
convencional.
• Classe 3: ao abastecimento para consumo humano, após tratamento
convencional ou avançado.
• Classe 4: não é destinada para o consumo humano.
TIPOS DE TRATAMENTO
• Tratamento com simples desinfecção: adição de cloro na água
antes da distribuição à população, processo conhecido como
cloração.
• Tratamento simplificado: adição de cloro e flúor na água antes da
distribuição à população, processo conhecido como fluoretação.
• Tratamento convencional: A água bruta passa por tratamento
completo em ETA, dotado dos processos de floculação, decantação,
filtração, correção de pH, desinfecção (cloração) e fluoretação, antes
de ser distribuída à população.
• Tratamento avançado: clarificador de contato, pré-oxidação,
flotação, centrifugação, membranas filtrantes.
ETAPAS DO TRATAMENTO DE ÁGUA
COAGULAÇÃO
• A coagulação é um processo físico-químico em que a substância
coagulante adicionado à água, num processo de mistura rápida,
proporciona formação de coágulos.
• Na coagulação se processa a desestabilização das partículas
coloidais e em suspensão, com a remoção das forças que as mantém
separadas. O processo se inicia logo após a aplicação dos
coagulantes, através de um processo de mistura rápida e dura poucos
segundos.
• Objetivos:
• Remoção da turbidez orgânica e inorgânica, que não pode ser
eliminada por simples sedimentação.
• Remoção de cores, aparente e verdadeira da água.
• Eliminação de bactérias, vírus e organismos patogênicos
susceptíveis de serem separados por coagulação.
• Eliminação de algas e plânctons presentes nas águas.
• Eliminação de substâncias produtoras de gosto e odor na água.
COAGULAÇÃO
O pH e a dosagem do agente coagulante estão estreitamente ligados, já que 
cada produto químico empregado com a finalidade de promover a coagulação 
apresenta uma faixa ótima de pH e a simples elevação da dosagem não garanteuma eficiência maior.
COAGULANTES EMPREGADOS
• Sulfato de alumínio (sólido ou líquido) -(5 mg/L a 100 mg/L
• Cloreto férrico (líquido) - 5 mg/L a 70 mg/L
- Águas ácidas (pH 4) ou alcalinas (pH 11), fortemente coloridas e que
contenha ácido sulfúrico.
• Sulfato férrico (líquido) - 8 mg/L a 80 mg/L
- Águas ácidas (pH 3,5)
• Cloreto de polialumínio (sólido ou líquido)
• Coagulantes orgânicos catiônicos (sólido ou líquido) - 1mg/L a
4mg/L
FLOCULAÇÃO
•A floculação é um processo pelo qual as partículas (coágulos
formados) se aglutinam em pequenas massas, com peso específico
maior do que o da água, formando flocos.
• Ela se caracteriza pelo transporte das partículas dentro do líquido,
através de um processo de mistura lenta, para que façam contato
entre si, formando coágulos porosos (flocos). Nesse processo as
partículas desestabilizadas chocam-se umas às outras e formam os
coágulos maiores (flocos).
DECANTAÇÃO (SEDIMENTAÇÃO)
Processo de separação sólido-líquido que tem como força
propulsora a ação da gravidade.
Para a sedimentação dos flocos formados nos floculadores
são utilizados unidades denominadas decantadores ou
sedimentadores.
FILTRAÇÃO
Processo de separação sólido-líquido utilizado para
promover a remoção de material particulado
presente na fase líquida.
DESINFECÇÃO
Processo de eliminação, de modo econômico, dos
micro-organismos patogênicos presentes na fase
líquida.
AGENTES DESINFETANTES
Agentes físicos
 Temperatura
 Radiação
 Filtração
Agentes químicos
 Fenóis
Alcoóis
 Halogênios
 Ácidos e bases
PRINCIPAIS AGENTES DESINFETANTES 
UTILIZADOS NO TRATAMENTO DE ÁGUA
 Cloro (cloro gasoso, Hipoclorito de
Sódio e Hipoclorito de Cálcio)
 Cloraminas
 Dióxido de Cloro
 Ozônio
 Radiação Ultravioleta
MODO DE AÇÃO DOS AGENTES 
DESINFETANTES
 Lesão da parede celular
Alteração da permeabilidade celular
 Inibição da ação enzimática
Alteração das moléculas de
proteínas e de ácidos nucleicos
EFICÁCIA DO PROCESSO DE 
DESINFECÇÃO
 Avaliação do processo
 Monitoramento da concentração de
microrganismos patogênicos
 Monitoramento da concentração de
micro-organismos indicadores
MICRORGANISMOS INDICADORES EM 
ETA
 Grupo Coliformes Totais
 Grupo Coliformes Fecais ou Termotolerantes
 Contagem de bactérias heterotróficas
APLICAÇÃO DO CLORO COMO AGENTE 
OXIDANTE E DESINFETANTE
 Oxidação de compostos inorgânicos em
estado reduzido (Fe+2, Mn+2, Sulfetos)
 Desinfecção
 Remoção de cor real
 Controle de gosto e odor em águas de
abastecimento
APLICAÇÃO DO CLORO COMO AGENTE 
OXIDANTE E DESINFETANTE
 Oxidação de compostos orgânicos sintéticos
 Minimização da formação de subprodutos da
desinfecção
Auxiliar do processo de coagulação e
floculação
 Controle microbiológico das unidades
componentes das ETA’s
APLICAÇÕES DO CLORO 
APLICAÇÃO DO CLORO EM ETA’S
CLORO GASOSO
A portaria Portaria de Consolidação nº 5 de 28 de
setembro de 2017 estabelece que a
companhia de saneamento deve entregar ao
consumidor a água tratada com um teor
mínimo de cloro residual livre de 0,2 mg/L.
Porém, para que o cloro continue mantendo
seu poder de desinfeção, o morador deve
lavar a caixa d’ água da sua residência
pelo menos duas vezes ao ano e mantê-la
sempre tampada.
FLUORETAÇÃO
Processo que garante uma concentração mínima e
máxima de íon fluoreto em águas de abastecimento
a fim de que seja possível a manutenção da saúde
dental da população.
FLUORETAÇÃO
As bactérias presentes na placa dental produzem ácidos
que removem os minerais dos dentes (desmineralização)
deixando-os vulneráveis à cárie.
Porém, quando ingerimos água fluoretada desde a
infância, esse fluoreto passa a fazer parte do organismo e
aumenta sua concentração no sangue e na saliva,
participando do processo de recomposição dos minerais
dos dentes (remineralização) tornando-os resistentes à
cárie.
Na maior parte do Brasil o teor de flúor utilizado na água é
de 0,6 a 0,8 mg/L.
CONTROLE DE QUALIDADE DA ÁGUA
CONTROLE DE QUALIDADE DA ÁGUA