Caracterização da qualidade da água em teores cloro residual, turbidez, cor, condutividade elétrica e sólidos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS - UFLA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA
	
RELATÓRIO 
Caracterização da qualidade da água em teores cloro residual, turbidez, cor, condutividade elétrica e sólidos
Prof. Dr. Fátima Resende Luiz Fia1 (Professor)
Tales Camargos Abrantes1 (Graduando)
Thierry Alexandre Pellegrinetti1 (Graduando)
1 Departamento de Engenharia – UFLA
 
Relatório apresentado por exigência da Disciplina de Qualidade Ambiental – GNE 244, do curso de Engenharia Ambiental e Sanitária
Lavras – MG
Março de 2014 
1 – INTRODUÇÃO
O conceito de qualidade da água encontra-se, em primeira análise, relacionado às características apresentadas pela água, por sua vez determinadas pelas substâncias (parâmetros) nela presentes. A Água “pura” é um conceito hipotético, uma vez que a água apresenta elevada capacidade de dissolução e transporte e em seu percurso, superficial ou subterrâneo, pode incorporar um grande número de substâncias. (Qualidade da água, 2011).
Dentre as várias análises feitas para determinar a qualidade da água, destacam-se a classificação de sólidos, da determinação da cor, da turbidez e da condutividade elétrica da água (Sperling, 2005).
– Cloro Residual
O cloro é um agente bactericida. É adicionado durante o tratamento, com o objetivo de eliminar bactérias e outros micro-organismos que podem estar presentes na água. O produto entregue ao consumidor deve conter, de acordo com o Ministério da Saúde, uma concentração mínima de 0,2 mg/l (miligramas por litro) de cloro residual.
Com o mesmo objetivo, algumas localidades utilizam o método de cloroamoniação no processo de desinfecção da água. De acordo com a Resolução SS nº 50 de 26/04/1995 da Secretaria de Estado da Saúde, a água destes sistemas deve conter um mínimo de 2,0 mg/l como cloro residual total. (CETESB, 2014).
– Turbidez
A turbidez de uma amostra de água é o grau de atenuação de intensidade que um feixe de luz sofre ao atravessá-la, devido à presença de sólidos em suspensão, tais como partículas inorgânicas (areia, silte, argila) e de detritos orgânicos, algas e bactérias, plâncton em geral, etc. A erosão das margens dos rios em estações chuvosas pode resultar no aumento da turbidez das águas, e isso, exige adequações operacionais, como alterações nas dosagens de coagulantes e auxiliares, nas estações de tratamento de águas (CETESB, 2013). 
– Cor
Causada pela presença de substâncias dissolvidas, decorrentes da decomposição de matéria orgânica (plâncton, substâncias húmicas), da presença de substâncias tais como ferro e manganês, ou da introdução de efluentes domésticos e industriais. Quando a determinação da cor é realizada após centrifugação da amostra para se eliminar a interferência de partículas coloidais e suspensas, obtém-se a cor verdadeira. Caso contrário, tem-se a cor aparente. 
	
- Condutividade Elétrica
	A condutividade elétrica fornece uma dimensão da quantidade cátions e ânions encontrados na água, pois eles fornecem a ela, a capacidade de conduzir corrente elétrica dependendo das quantidades, características e concentrações dos íons presentes e da temperatura. 
– Sólidos
Todos os contaminantes da água, com exceção dos gases dissolvidos, contribuem para a carga de sólidos. Os sólidos presentes na água são usualmente classificados de acordo com suas características físicas (tamanho e propriedades – sedimentação, filtração) e químicas (natureza orgânica ou inorgânica).
Figura 1- Estrutura de subdivisão para sólidos totais
Águas represadas acumulam os sólidos carreados pelos rios que, sedimentados, tendem a tornar as águas mais límpidas (menor turbidez). Portanto, os teores de ST, SS e, principalmente, SP, são importantes parâmetros de planejamento e projeto de reservatórios de água, como medida de previsão de assoreamento e vida útil. Por extensão, ST é também um parâmetro associado à tratabilidade da água, encontrando particular aplicação no projeto de sistemas de irrigação por aspersão ou gotejamento. Entretanto, no que diz respeito ao tratamento da água para consumo humano, a turbidez cumpre papel análogo e mais específico. 
Águas superficiais represadas podem apresentar teores de sólidos totais da ordem de 50 a 100 mg L-1, ao passo que em águas residuárias podem ser encontrados valores tão altos quanto 1.000 mg L-1 (esgotos sanitários) ou 10.000 mg L-1 (dejetos de suínos). 
Sólidos dissolvidos são naturalmente incorporados à água no contato com o solo e rochas, ou pelo lançamento de cargas poluidoras. O teor de sólidos dissolvidos encontra-se associado ao teor de sais na água (carbonatos, bicarbonatos, cloretos, sulfatos e nitratos de sódio, potássio, cálcio e magnésio) e, portanto, assume importância econômica em usos industriais (ex.: corrosão, incrustações) e agrícola (salinização do solo e toxidez às plantas); entretanto, estes aspectos são usualmente avaliados com base em parâmetros mais específicos, tais como o pH, alcalinidade, dureza, condutividade elétrica, ou na determinação de íons ou sais específicos. 
Pela mesma razão o teor de sólidos totais dissolvidos faz parte do padrão de aceitação (potabilidade) de águas para consumo humano. Águas com altos teores de sólidos dissolvidos são geralmente desagradáveis ao paladar e podem causar reações fisiológicas, tais como efeitos laxativos. O padrão de potabilidade brasileiro (padrão de aceitação para consumo) estabelece como valor máximo 1.000 mg L-1 de SDT. 
Sólidos voláteis e fixos referem-se às frações orgânicas e inorgânicas dos sólidos presentes em uma amostra e, portanto, prestam-se à avaliação da tratabilidade e do tratamento de águas residuárias, mais especificamente a possibilidade de emprego e a avaliação de eficiência de unidades de tratamento biológico.
	
– OBJETIVO
	Esse trabalho teve como objetivo as análises quantitativas e qualitativas da qualidade da água em locais distintos, sendo estes, antes e depois de processos de tratamento de água. Foi analisado as frações de sólidos presente na água assim como a determinação da turbidez, da cor, da condutividade elétrica e do cloro residual.
- MATERIAIS E MÉTODOS
- Cloro residual, condutividade elétrica, turbidez e cor
Para o parâmetro indicador de qualidade da água cloro residual foram coletadas 3 amostras, sendo uma no pré-tratamento (entrada), no manancial de adução, outra, no pós-tratamento (saída), na estação de tratamento da Universidade Federal de Lavras e uma última diretamente da torneira, aos demais, cor, turbidez e condutividade elétrica, apenas analisou-se amostras de entrada e saída. Todas as análises foram feitas em triplicatas a fim de obter-se melhores precisões na hora da análise dos resultados.
– Cloro residual
Inicialmente, calibrou-se o Colorímetro, de acordo com os procedimentos especificados pelo fabricante. Então, foram preparadas as amostras, assim, colocadas em cubetas plásticas, para depois ser adicionado o reagente DPD. Todos os dados, em mg/L, foram organizados em uma tabela e desses valores extraiu-se a média aritmética.
– Condutividade elétrica
A condutividade elétrica foi medida com o uso de um Condutivímetro, previamente calibrado. Foram colocados em um béquer cerca de 50 mL de cada amostra (entrada, saída e torneira) e, posteriormente, introduziu-se a sonda para leitura, assim, obtendo-se os valores de condutividade elétrica em µS/cm. 
– Turbidez
Para a caracterização de turbidez muniu-se de um Turbidímetro. Seguindo-se as recomendações padrão do fabricante, calibrou-se o aparelho e efetuando-se as medições. Para isso, as amostras foram colocadas em tubos de vidro incolor específicos, depois inseridas na câmara do tubidímetro para posterior leitura em UNT, com análises feitas em triplicatas.
– Cor
Para o parâmetro cor, no método de análise utilizou-se de um Espectofotômetro que mede o nível de absorbância em cada amostra. Na calibração utilizou-se uma solução padrão denominada Branco e seguindo os procedimentos padrãosugeridos pelo fabricante. Os dados foram obtidos mediante a inserção de cada uma das três amostras (saída, entrada e torneira) no aparelho previamente calibrado.
– Sólidos
Os teores de sólidos foram analisados nas em amostras de mesmas condições dos parâmetros anteriores. Foram colhidas na ETA-UFLA, sendo uma entrada e outra saída, no entanto não foi feita análise da água da torneira. Ainda, obedeceu-se o mesmo padrão de análise em triplicatas presando maior qualidade de dados amostrais que impactam positivamente durante a interpretação dos resultados.
– Sólidos totais (ST)
Transferiu-se um volume de 20mL de amostra homogeneizada para um cadinho de massa previamente mensurada através de uma balança analítica. Levou-se, então, essa amostra em banho-maria para evaporação. Após evaporar a amostra, o cadinho foi colocado em uma estufa com temperatura a cerca de 105°C até que se secasse.
O teor de ST, em mg/L, foi calculado pela equação 1:
		(1)
Onde:
P1 = peso seco do cadinho (mg);
P2 = peso seco do resíduo + cadinho (mg);
V = volume de amostra (L).
– Sólidos em suspensão totais (SST)
Foi transferido um volume conhecido de 20mL de amostra homogeneizada para o aparelho de filtração a vácuo, em associação a um filtro de fibra de vidro, seco e previamente pesado na balança analítica. Esperou-se filtrar e, posteriormente, transferiu-se o filtro para um cadinho também seco, levando à estufa aquecida a 105°C até peso constante. Fez-se o mesmo procedimento tanto para a amostra de entrada quanto para a amostra de saída. Realizados todos esses procedimentos efetuou-se os cálculos do teor de SST obedecendo a Equação 2.
		(2)
Onde: 
P1 = peso seco do filtro (mg);
P2 = peso seco do resíduo + filtro (mg);
V = volume de amostra (L).
– Sólidos dissolvidos totais (SDT)
O filtrado total, obtido com a etapa anterior, foi transferido para um cadinho seco e previamente pesado, assim, sendo evaporado em banho-maria. Depois, essa amostra foi seca em estufa a 180±2°C até peso constante, para então serem efetuados os respectivos cálculos de teores de SDT (equação 3).
		(3)
Onde: 
P1 = peso seco do cadinho (mg);
P2 = peso seco do resíduo + cadinho (mg);
V = Volume de amostra (L).
– Sólidos fixos (SF) e voláteis (SV)
	Calcinou-se o resíduo gerado na análise de ST, em suspensão ou dissolvido, a 550ºC, por um período compreendido entre 15 e 20 min. Deixou-se o cadinho resfriar em dessecador que, em seguida, foi pesado assim que atingiu a temperatura ambiente. Os teores de SF e SV foram obtidos mediante a aplicação das equações 4 e 5.
		(4)
Onde: 
P1 = peso seco do resíduo + cadinho antes da calcinação (mg);
P3 = peso seco do resíduo + cadinho após a calcinação (mg);
V = Volume de amostra (L).
Por diferença de (1) e (4), sólidos totais voláteis:
		(5)
	
- RESULTADOS E DISCUSSÃO
– Cloro residual, condutividade elétrica, turbidez e cor
Os resultados amostrais de cloro residual, turbidez e cor podem ser vistos na tabela 1 apresentada abaixo. Os valores de turbidez encontrados confirmam a eficiência do tratamento empregado para este parâmetro. Está em acordo com a Resolução n° 357, de 17 de Março de 2005 – CONAMA, que estipula 40 UNT, para mananciais de água doce, portanto caracterizando-a como sendo de Classe I. E, ainda, cumpre as determinações da Portaria 2914/2011 do Ministério da Saúde que estipula valores máximos de turbidez da ordem de 5 UNT – apta para consumo humano.
	Para o parâmetro cor, a partir dos dados colhidos das análises laboratoriais (Tabela 1) foi possível relacionar a absorbância com a concentração de PtCo (mg/L) (Tabela 3) e pela linearização da curva chegando-se a equação (6). A Resolução CONAMA 357/2005 é que regulamenta a qualidade da água de entrada quanto à sua cor. Já, a Portaria 2914/2011, que determina a concentração máxima em mg/L de PtCo para a água de saída, estabelece que essa concentração não deva ultrapassar os 15 mg/L de PtCo. Das análises, a água na saída apresentou valores de 2.5, 3.5 e 3.5 mg/L de PtCo, respectivamente, assim, atendendo os padrões regulamentados e consequentemente caracteriza-se como sendo apropriada para o consumo humano.
	Tabela 1 – Resultados amostrais de análise dos parâmetros de qualidade da água em teores de cloro residual, turbidez e cor.
	
	Amostra
	Cloro Residual 
(mg/L)
	Turbidez 
(UNT)
	Cor
(Abs)
	
	Entrada
	A1
	0.080
	19.300
	0.064
	
	
	A2
	0.100
	18.600
	0.065
	
	
	A3
	0.090
	19.300
	0.067
	
	Saída
	B1
	0.190
	0.740
	0.005
	
	
	B2
	0.110
	0.630
	0.007
	
	
	B3
	0.140
	0.730
	0.007
	
	Torneira
	C1
	0.140
	˗
	˗
	
	
	C2
	0.080
	˗
	˗
	
	
	C3
	0.110
	˗
	˗
	
	Tabela 2 – Resultado médios para valores amostrais de análise dos parâmetros de qualidade da água em teores de cloro residual, turbidez e cor.
	
	Valor Médio
	
	
	Cloro Residual
(mg/L)
	Turbidez
(UNT)
	Cor
(Abs)
	
	Entrada
	0.090
	19.070
	0.070
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Saída
	0.150
	0.700
	0.006
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Torneira
	0.110
	˗
	˗
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Tabela 3 – Resultados da concentração de PtCo, em mg/L, para análise da qualidade de água em função do parâmetro cor.
	
	Amostra
	Cor
(Abs)
	[ ] mg/L de PtCo
	Entrada
	A1
	0.064
	32.0
	
	A2
	0.065
	32.5
	
	A3
	0.067
	33.5
	Saída
	B1
	0.005
	2.5
	
	B2
	0.007
	3.5
	
	B3
	0.007
	3.5
	A condutividade elétrica, que fornece uma dimensão da quantidade de cátions e ânions encontrados na água, pode ser influenciada pela adição de coagulantes (moringa) durante o processo de tratamento, deixando sólidos dissolvidos, e assim, contribuindo para o aumento da condutividade. Por essa razão foi observada uma maior condutividade elétrica da água à saída (Tabela 4) em comparação com a água de entrada.	
	Os valores da cor foram obtidos através da comparação na curva de absorbância, onde foi adicionado ao espectofotômetro, amostras de concentrações diferentes e foi anotado os valores de absorbância para cada concentração. Após esses dados foi possível obter a equação da reta resultante do gráfico absorbância x concentração e calculados os valores presente na tabela 3. Segue abaixo a equação da reta obtida no experimento:
		(6)
Desta maneira, obtém-se a cor da amostra conforma equação abaixo:
		(7)
	Tabela 4 – Valores representativos de condutividade elétrica, para análise da qualidade de água à entrada, à saída e torneira.
	
	Condutividade Elétrica (µS/cm)
	Entrada
	0.5
	Saída
	0.7
	Torneira
	0.8
	Tabela 5 – Resultado da eficiência do tratamento biológico da água da lagoa, em relação à cor e a turbidez.
	 
	Cor aparente (%)
	
	Turbidez (%)
	
	100
	
	96
	
– Sólidos
O teor de sólidos é um parâmetro muito importante na determinação da qualidade da água. A Resolução CONAMA n° 357, que regulamenta também esse parâmetro, estabelece para o teor de SDT uma concentração máxima de 500 mg/L. As análises laboratoriais indicaram para a água de entrada valores bem abaixo dessa gama (tabela 8), determinando, assim, que está apta para o consumo humano e que se enquadra na classificação Classe I de águas doces.
	Tabela 6 - Teores de sólidos em suspensão avaliados para as amostras de água na entrada, antes do tratamento, e à saída – pós-tratamento.
	Amostra
	P1 (g)
	P2 (g)
	SST (mg/L)
	Entrada
	A1
	0.1179
	0.1177
	0.0040
	
	A2
	0.1144
	0.1114
	-0.6000
	
	A3
	0.1141
	0.1132
	-0.1800
	
	
	
	
	
	Saída
	B1
	0.1162
	0.1163
	0.0020
	
	B2
	0.1136
	0.1135
	0.0020
	
	B3
	0.1117
	0.1135
	0.0360
	
	
	
	
	
	Tabela 7 – Teores de sólidos totais, fixos e voláteis das amostras à entrada e à saída do tratamento.
	
	Amostra
	P1 (g)
	P2 (g)
	P3 (g)
	ST (mg/L)
	SFT (mg/L)
	SVT (mg/L)
	Entrada
	A1
	23.3661
	23.3679
	23.3666
	90
	25
	65
	
	A2
	23.996923.9984
	23.9978
	75
	45
	30
	
	A3
	24.3877
	23.3894
	24.3888
	85
	55
	30
	
	
	
	
	
	
	
	
	Saída
	B1
	21.7691
	21.7710
	21.7701
	95
	50
	45
	
	B2
	23.5593
	23.5612
	23.5612
	95
	50
	45
	
	B3
	24.9702
	24.9723
	24.9623
	105
	-20
	125
	
	
	
	
	
	
	
	
O teor de SDT é o parâmetro que regulamenta se a água está apropriada para o consumo. A Portaria 2914/2011 do Ministério da Saúde, estabelece para esse parâmetro uma concentração máxima de 1000 mg/L. As análises em sólidos dissolvidos totais feitas mostraram que a água à saída está dentro dos padrões exigidos, portanto, configurando-se em um ótimo padrão de potabilidade, tendo em vista os baixos valores encontrados, 0.085 mg/L.
O valor médio de cada um dos parâmetros relacionados a sólidos, Sólidos Suspensos Totais, Sólidos Dissolvidos Totais, Sólidos Totais, Sólidos Fixos Totais e Sólidos Voláteis Totais, podem ser observados na tabela 8.
	Tabela 8 – Valores médios de sólidos suspensos, dissolvidos e totais.
	Amostra
	SST (mg/L)
	SDT (mg/L)
	ST (mg/L)
	SFT (mg/L)
	SVT (mg/L)
	Entrada
	-0.259
	0.342
	0.083
	0.042
	0.042
	Saída
	0.013
	0.085
	0.098
	0.027
	0.072
	A eficiência do processo de tratamento para sólidos não pode ser calculada devido a variação nas frações estudadas, sendo que, em algumas amostras, os sólidos suspensos dissolvidos e totais resultaram em dados negativos ou então com índices de saída maiores do que os valores da entrada, causando assim, uma inviabilidade nos cálculos podendo comprometer a eficiência. 
	
– CONCLUSÃO
A água estudada apresentou resultados satisfatórios quanto aos parâmetros analisados, visto que atende à legislação vigente. Portanto, é tida como uma água com aptidão ao consumo humano.
A eficiência no tratamento de sólidos não pode ser comprovada devido erros ocorridos durante a análise desses parâmetros. No entanto, é possível afirmar que a presença desses na água à saída tenha se manifestado em função da aplicação de coagulantes/floculantes no processo de tratamento.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
CETESB (Companhia Ambiental do Estado de São Paulo). Águas superficiais. Disponível em: <http://www.cetesb.sp.gov.br/agua/%C3%81guas-Superficiais/34-Vari%C3%A1veis-de-Qualidade-das-%C3%81guas>. Acesso em: 21/11/2013 às 18h35min.
FIA & FIA. Qualidade de água. Universidade Federal de Lavras. Departamento de Engenharia. Lavras - MG, 2011.
FRANCO, E. S. Avaliação da influência dos Coagulantes sulfato de alumínio e cloreto férrico na remoção de turbidez e cor da água bruta e sua relação com sólidos na geração de lodo em estações de tratamento de água. Universidade Federal de Ouro Preto. Minas Gerais, 2009.
NISHI. L. Coagulação/Floculação com Sementes de Moringa oleifera Lam para Remoção de Cistos de Giardia spp. e Oocistos de Cryptosporidium spp. da água. 3rd International Workshop. Advances in Cleaner Production. São Paulo, 2011.
PIVELI, R. P. Curso: “Qualidade das águas e poluição: Aspectos físico-químicos”. Características físicas das águas: Cor, turbidez, sólidos, temperatura, sabor e odor. 2013.
Qualidade da Água. Disponível em: <http://www.ufv.br/dea/lqa/qualidade.htm>. Acesso em: 22/11/2013.