Aula 2 - Qualidade de água

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CIV 228 – Saneamento Ambiental
Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas
Departamento de Engenharia Civil
Profª. Ana Letícia Pilz de Castro
Contato: anacastro@edu.ufop.br
Sala 20 – DECIV/EM
Objetivos da aula 2
Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas
Departamento de Engenharia Civil
Ao final desta aula o aluno (a) deve estar 
familiarizado com os principais parâmetros de 
qualidade da água;
Apresentação dos principais parâmetros de 
potabilidade da água e da classificação dos 
corpos d´água.
3
Conceitos
• Qualidade da água existente: função das condições
naturais (no próprio local)
• Qualidade desejável de uma água: função do uso 
previsto para a água
4
A qualidade de uma determinada água é função das
condições naturais e do uso e da ocupação do solo na
bacia hidrográfica (VON SPERLING, 2005)
Distribuição da Água
Água do mar 97,0%
Geleiras 2,2%
Água doce 0,8% ........................ Subterrânea 97,0%
Superficial 3,0%
5
Fonte: FUNASA (2006).
Ciclo Hidrológico
6
Abastecimento doméstico
7
Usos Múltiplos dos Recursos 
Hídricos
Aquicultura
Abastecimento
industrial
Dessedentação de animais
Irrigação
Recreação e lazer
8
Usos Múltiplos dos Recursos 
Hídricos
Diluição de despejos
Harmonia paisagística
Navegação
Geração de energia elétrica
Consumo de água
9
69 %
11%
11 %
7%
2 %
Irrigação
Industrial
Rural
Animais
Urbano
Fonte: Agência Nacional de Águas (ANA), 2007.
Classificação dos mananciais
Resolução CONAMA 357/2005:
– Água Doce: salinidade igual ou inferior a 0,5‰
– Água Salina: águas com salinidade superior a
30,0 ‰
– Água Salobra: salinidade superior 0,5 ‰ e
inferior a 30,0 ‰
10
Classificação dos Mananciais
– Águas doces:
11
Classe 
especial
Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4
Abastecimento doméstico, por simples desinfecção X
Abastecimento doméstico, Após tratamento 
simplificado
X
Abastecimento doméstico, Após tratamento 
convencional
X X
Preservção do equlíbrio natutal das comunidades 
aquáticas
X
Proteção das comunidades aquáticas X X
Recreação de contato primário (natação, esqui aquático, 
e mergulho
X X
Irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de 
frutas que se desenvolvem rentes ao solo e que sejam 
ingeridas cruas sem remoção de película
X
irrigação de hortaliças e plantas frutíferas X
Irrigação de culturas arbóreas X
Aquicultura X X
Dessedentação de animais X
Navegação X
Harmonia paisagística X
Classificação
Uso preponderante da água
Fo
nt
e:
 B
RA
SI
L (
20
05
)
Qualidade da Água
SER VIVO
SÓLIDOS GASES INORGÂNICOS ORGÂNICOS
CARACTERÍSTICAS 
QUÍMICAS
CARACTERÍSTICAS 
BIOLÓGICAS
Características da água
CARACTERÍSTICAS 
FÍSICAS
Suspensos
Coloidais
Dissolvidos
Animais
Vegetais
Protistas e 
Moneras
Matéria em 
decomposição
Fonte: VON SPERLIN (2005).
12
Capacidade de Transportar partículas
13
Sólidos Presentes na Água
Características Físicas
Sólidos em suspensão
Sólidos coloidais
Sólidos dissolvidos
Características químicas
 Sólidos orgânicos 
 Sólidos Inorgânicos
Fonte: VERCELLI (2011).
Sólidos Presentes na Água
14
Classificação Física - distribuição dos sólidos em função
do tamanho
Fonte: VON SPERLING (2005).
Classificação química
• Sólidos voláteis (estimativa da fração orgânica)
• Sólidos fixos (estimativa da fração inorgânica)
15
Sólidos Presentes na Água
Aquecimento a 550˚ C
Organismos Presentes na Água
Fonte: Silva & Mara (1979), Tchobanoglous e Schroeder (1985), Metcalf & Eddy (1991).
Microrganismo Descrição
Bactéria - Organismos unicelulares
-Apresentam-se em várias formas e tamanhos
- São os principais responsáveis pela estabilização da
matéria orgânica
-Algumas são patogênicas, causando principalmente
doenças intestinas
Algas -Organismos autotróficos, fotossintetizantes, 
contendo clorofila
-Importantes na produção de oxigênio nos corpos 
d`água e em alguns processos de tratamento
-Em lagos e represas podem proliferar em excesso, 
causando uma deterioração da qualidade da água
Fungos -Organismos aeróbios, multicelulares, não 
fotossintéticos, heterotróficos
-Também de grande importância na decomposição 
da matéria orgânica
-Podem crescer em condições de baixo pH
16
Organismos Presentes na Água
Fonte: Silva & Mara (1979), Tchobanoglous e Schroeder (1985), Metcalf & Eddy (1991).
Microrganismo Descrição
Protozoários -Organismos unicielulares sem parede celular
-A maioria é aeróbia ou facultativa
-Alimentam-se de bactérias, algas e outros
microrganismos
-São essenciais no tratamento biológico para a
manutenção de um equilíbrio entre os diversos
grupos
Vírus -Organismos parasitas, formados pela associação de 
material genético (DNA ou RNA) e uma carapaça 
proteica
- Causam doenças e podem ser de difícil remoção no 
tratamento da água ou do esgoto
Helmintos -Animais superiores
-Ovos de helmintos presentes nos esgotos podem 
causar doenças
17
São utilizados para caracterizar:
• Águas de abastecimento
• Águas residuárias
• Mananciais
• Corpos receptores
18
Parâmetros de Qualidade da Água
• Traduzem as principais características físicas, químicas e biológicas da 
água, representando sua qualidade.
• Portaria 2914 de 2011
Turbidez
Constituinte responsável: sólidos em suspensão
Origem:
• Partículas de rocha, silte, argila
• Algas e outros microrganismos
• Despejos domésticos
• Despejos industriais
Unidade: uT, (Unidades de
Turbidez – unidade nefelométrica)
19
Parâmetros Físicos
Representa o grau de interferência com a passagem da luz através da
água, conferindo uma aparência turva à mesma.
Encontro do rio Negro e Solimões
Turbidez
Importância:
• Os sólidos podem servir de abrigo para os
microrganismos patogênicos e diminuir a eficiência
da desinfecção
• Pode estar associado a compostos tóxicos e
patogênicos
• Pode reduzir a penetração de luz nos corpos d`água,
reduzindo a fotossíntese
20
Parâmetros Físicos
Cor
Constituinte responsável: sólidos dissolvidos
Origem:
- decomposição de matéria orgânica
- Fe e Mn
- esgotos domésticos
- efluentes industriais
Unidade: uH; uC (Unidade Hazen – padrão de platina-
cobalto ou Unidade de Cor)
21
Parâmetros Físicos
Responsável pela coloração da água
Cor
Importância:
- População pode questionar a confiabilidade
- A cloração pode gerar produtos cancerígenos
- Origem industrial: pode ou não apresentar
toxicidade
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Parâmetros Físicos
Coloração causada por
despejos industriais no
bairro Esperança, Porto
Velho-RO. Fonte: Gilmar
Cor
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Parâmetros Físicos
Sabor e Odor
Constituinte responsável: sólidos em suspensão, sólidos
dissolvidos e gases
Origem:
• Matéria orgânica em decomposição
• Microrganismos (ex: algas)
• Gases dissolvidos (ex.: H2S)
• Despejos domésticos e industriais
Unidade: concentração limite mínima detectável
24
Parâmetros Físicos
O sabor é a interação entre o gosto (salgado, doce, azedo e amargo) e o
odor (sensação olfativa).
Sabor e Odor
Importância:
• Não representa riscos à saúde
• Consumidores podem questionar a confiabilidade e
buscar águas de maior risco
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Parâmetros Físicos
Temperatura
Origem:
• Transferência de calor por radiação, condução e
convecção (atmosfera e solo)
• Águas de torres de resfriamento
• Despejos industriais
Unidade: ˚C
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Parâmetros Físicos
Medição da intensidade de calor
Temperatura
Importância:
• ↑ temperatura ↑ taxa das reações químicas e
biológicas
• ↑ temperatura ↓ solubilidade dos gases
• ↑taxade transferência de gases (odores
desagradáveis)
27
Parâmetros Físicos
pH
Constituinte responsável: sólidos em suspensão, sólidos
dissolvidos
Origem:
• Dissolução de rochas
• Absorção de gases da atmosfera
• Oxidação da matéria orgânica
• Despejos industriais
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Parâmetros Químicos
Potencial hidrogeniônico. Representa a concentração de íons hidrogênio
H+, dando uma indicação da condição de acidez, neutralidade ou
alcalinidade a água.
pH
Importância:
• Nas etapas do tratamento de água
• pH baixo: corrosividade e agressividade nas águas de
abastecimento
• pH elevado: possibilidade de incrustações nas
tubulações de abastecimento
• Valores de pH afastado da neutralidade: podem
afetar a vida aquática (peixes e microrganismos)
29
Parâmetros Químicos
pH
Importância:
- Valor elevado favorece a precipitação de metais
30
Parâmetros Químicos
Alcalinidade
Constituinte responsável: sólidos dissolvidos (HCO3-,
CO32-, OH-)
Origem:
• Dissolução de rochas
• Reação do CO2 com água (atmosfera ou
decomposição da matéria orgânica)
• Despejos industriais
Unidade: mg/L CaCO3
31
Parâmetros Químicos
Quantidade de íons na água que reagirão para neutralizar os íons
hidrogênio. É uma medição da capacidade da água de neutralizar ácidos
(capacidade tampão).
Alcalinidade
Importância:
• Elevadas concentrações causa gosto amargo na água
• É importante no controle do tratamento de água
(coagulação, redução da dureza, prevenção da
corrosão)
32
Parâmetros Químicos
Acidez
Constituinte responsável: sólidos dissolvidos e gases
dissolvidos (CO2, H2S)
Origem
• CO2 absorvido da atmosfera ou resultante da
decomposição da matéria orgânica
• Gás sulfidrico
• Despejos industriais (ácidos minerais ou orgânicos)
• Passagem de águas por minas abandonadas
Unidade: mg/L CaCO3
33
Parâmetros Químicos
Capacidade da água em resistir às mudanças de pH causadas pelas bases.
Dureza
Constituinte responsável: sólidos dissolvidos
Origem
• Dissolução de minerais contendo Ca2+ e Mg2+
• Despejos industriais
Unidade: mg/L CaCO3
34
Parâmetros Químicos
Concentração de cátions multimetálicos em solução (Cátions mais
frequentes são: Ca2+ e Mg2+)
Fonte: www.agr.feis.unesp.br/agua1.
Dureza
Importância:
• Reagem com ânions na água formando precipitados
• Classificada como: dureza carbonato (HCO3- e CO32-)
e não carbonato (Cl- e SO42-)
• A dureza carbonato é sensível ao calor, precipitando a
elevadas temperaturas (caldeiras e aquecedores)
• Pode causar sabor desagradável e pode ter efeitos
laxativos
• Reduz formação de espumas
35
Parâmetros Químicos
Ferro e Manganês
Constituinte responsável: sólidos em suspensão ou
sólidos dissolvidos
Origem
• Dissolução de compostos do solo
• Despejos industriais
Unidade: mg/L
36
Parâmetros Químicos
O ferro e o manganês estão presentes nas formas insolúveis (Fe3+ e Mn4+)
numa grande quantidade de tipos de solos.
Ferro e Manganês
Importância:
• Na ausência de O2 apresentam-se na forma solúvel
Fe2+ e Mn2+
• Causam coloração na água
• Podem manchar roupas
• Em certas concentrações, podem causar sabor e odor
na água
37
Parâmetros Químicos
Cloretos
Constituinte responsável: sólidos dissolvidos
Origem
• Dissolução de minerais (dissolução de sais, ex: NaCl)
• Intrusão de águas salinas
• Despejos domésticos
• Despejos industriais
• Águas de irrigação
Unidade: mg/L
38
Parâmetros Químicos
Mede a concentração de íons Cl-
• Intrusão de águas salinas
39
Parâmetros Químicos
Nitrogênio
Formas:
- Molecular (N2)
- Orgânico (dissolvido e em suspensão)
- Amônia (NH3)
- Nitrito (NO2-)
- Nitrato (NO3-)
Constituinte responsável: sólidos em suspensão e
sólidos dissolvidos
40
Parâmetros Químicos
Dentro do ciclo do nitrogênio na biosfera, este alterna-se entre várias
formas e estados de oxidação.
Nitrogênio
Origem
• Proteínas, clorofilas e vários compostos biológicos
• Despejos domésticos
• Despejos industriais
• Excrementos de animais
• Fertilizantes
Unidade: mg/L
41
Parâmetros Químicos
Nitrogênio
Importância
• Nitrato está associado a doenças como a
metahemoglobinemia (síndrome do bebê azul) e
câncer gástrico
• Indispensável para crescimento de algas
• Conduz a crescimento exagerado de plantas aquáticas
(eutrofização)
42
Parâmetros Químicos
Lagoa eutrofizada, Viçosa-MG
Nitrogênio
A síndrome do bebê-azul ocorre porque o nitrito
oxida os íons ferrosos da hemoglobina a íons férricos
gerando a meta-hemoglobina, que é menos eficiente
na absorção e transferência de oxigênio para as
células.
43
Parâmetros Químicos
Nitrogênio
44
Parâmetros Químicos
Nitrogênio
Importância
• Nos processos bioquímicos de conversão da amônia a
nitrito e deste a nitrato, consome oxigênio dissolvido
• Amônia livre é tóxica para peixes
• Indispensável para crescimento dos microrganismos
responsáveis pelo tratamento de esgotos
• Indica o estágio de poluição
• Nitrogênio orgânico e amônia – poluição recente
• Nitrato – poluição remota
45
Parâmetros Químicos
Fósforo
Constituinte responsável: sólidos em suspensão e
sólidos dissolvidos
Formas:
• Ortofosfatos (PO43-, HPO42-, H2PO4-, H3PO4):
diretamente disponível para o metabolismo biológico
• Polifosfatos: moléculas mais complexas com 2 ou
mais átomos de fósforo
46
Parâmetros Químicos
O fósforo na água apresenta-se nas formas de ortofosfato, polifosfato e
fósforo orgânico.
Fósforo
Origem
• Dissolução de composto do solo
• Decomposição da matéria orgânica
• Despejos domésticos
• Despejos industriais
• Detergentes
• Excrementos de animais
• Fertilizantes
Unidade: mg/L
47
Parâmetros Químicos
Fósforo
Importância
• Indispensável para o crescimento de algas
• Conduz a crescimento exagerado de algas
(eutrofização)
• Nutriente essencial para os microrganismos
responsáveis pela estabilização da matéria orgânica
48
Parâmetros Químicos
Oxigênio dissolvido
Constituinte responsável: gás dissolvido
Origem
• Dissolução de oxigênio atmosférico
• Produção pelos organismos fotossintéticos
• Introdução por aeração artificial
Unidade: mg/L
49
Parâmetros Químicos
O oxigênio dissolvido (OD) é de essencial importância para os organismos
aeróbios.
Oxigênio dissolvido
Importância
• É vital para os seres aquáticos aeróbios
• Principal parâmetro de caracterização dos efeitos da
poluição das águas por despejos orgânicos
• Controle operacional de ETE
• Valores de OD superiores à saturação indicam
presença de algas
• Valores de OD inferiores à saturação indicam
presença de matéria orgânica
50
Parâmetros Químicos
Oxigênio dissolvido
Importância
• Concentração de saturação = a nível do mar e 20° C 
é igual 9,2 mg/L
• Com OD em torno de 4 e 5 mg/l morrem os peixes 
mais exigentes;
• Com OD abaixo de 2 praticamente todos os peixes na 
água estão mortos.
51
Parâmetros Químicos
Matéria orgânica
Constituinte responsável: sólidos em suspensão e
sólidos dissolvidos
Principais componentes orgânicos
- Proteínas - Sufactantes
- Carboidratos - Fenóis
- Gordura e os óleos - Pesticidas
- Uréia - Outros
52
Parâmetros Químicos
É a causadora do principal problema de poluição das águas, que é o
consumo de oxigênio dissolvido.
Matéria orgânica
Origem
- Matéria orgânica vegetal e animal
- Despejos domésticos e industriais
Unidade: mg/L
Classificação:
-Forma e tamanho
• suspensão (particulada)
• dissolvida (solúvel)
53
Parâmetros Químicos
Matéria orgânica
- Grau de biodegradabilidade
• inerte
• biodegradável
- Métodos indiretos para quantificação:
• DBO
• DQO
54
Parâmetros QuímicosMatéria orgânica
Métodos indiretos para quantificação: DBO
A Demanda Bioquímica de Oxigênio representa a
quantidade de oxigênio necessária para oxidar a
matéria orgânica presente na água através da
decomposição microbiana aeróbia;
Quantidades elevadas indicam alta concentração de
matéria orgânica.
55
Parâmetros Químicos
Matéria orgânica
Métodos indiretos para quantificação: DBO
• Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO520)
• medida a 5 dias, 20º C
• indicação do carbono orgânico biodegradável
• Demanda Última de Oxigênio (DBOu)
56
Parâmetros Químicos
OD = 7 mg/L OD = 4 mg/L OD = 0,5 mg/L
Dia = 0 Dia = 20Dia = 5
Vantagens da DBO520
• Indicação aproximada da fração biodegradável
• Indicação da taxa de degradação do despejo
• Indicação da taxa de consumo O2 em função do tempo
• Determinação aproximada de O2 para estabilização
biológica da matéria orgânica
57
Parâmetros Químicos
Matéria orgânica
Importância:
• A DBO retrata o teor de matéria orgânica, dando
uma indicação do consumo do OD;
• A DBO é um parâmetro de fundamental importância
na caracterização do grau de poluição de um corpo
d`água.
58
Parâmetros Químicos
Limitações da DBO520
• Metais pesados ou substâncias tóxicas pode inibir os
microrganismos
• Necessidade de inibição dos microrganismos
nitrificantes
• DBOu/DBO5 varia em função do despejo
• O teste demora 5 dias
59
Parâmetros Químicos
Concentrações médias da DBO520
• Domésticos - 300 mg/l;
• Bovinos - 7000 mg/l;
• Suínos - 10.000 a 18.000 mg/l;
• Abate de animais, preparação e fabrico de conservas de 
carne - 1750 mg/l;
• Indústria de lacticínios - 700 mg/l;
• Indústria de conserva de peixe - 500 mg/l;
• Indústria de vinho - 3000 mg/l
60
Parâmetros Químicos
Captações médias da DBO520
• Domésticos - 60 g/hab/dia;
• Bovinos - 316 g/hab/dia;
• Suínos - 3,10 g/kg de animal/dia.
61
Parâmetros Químicos
Matéria orgânica
Métodos indiretos para quantificação: DQO
• Demanda Química de Oxigênio (DQO)
• É um parâmetro que mede a quantidade de matéria
orgânica suscetível de ser oxidada por meios
químicos que existam em uma amostra líquida.
• Unidade: mg O2/litro.
62
Parâmetros Químicos
Vantagens da DQO
• O teste gasta apenas de 2 a 3 horas
• Resultado indica o oxigênio requerido para estabilização
da matéria orgânica
• O teste não é afetado pela nitrificação
63
Parâmetros Químicos
Limitações da DQO
• Oxida a fração biodegradável e a fração inerte
• Não fornece indicação da taxa de consumo da matéria
orgânica no tempo
• Pode haver oxidação de constituintes inorgânicos
64
Parâmetros Químicos
Micropoluentes inorgânicos
Constituinte responsável: sólidos dissolvidos
Origem
• Despejos industriais
• Atividades mineradoras
• Atividades de garimpo
• Agricultura
Unidade: mg/L ou μg/L
65
Parâmetros Químicos
Uma grande parte dos micropoluentes inorgânicos são tóxicos. Entre
estes, tem especial destaque os metais pesados.
Micropoluentes inorgânicos
Metais pesados:
– Arsênio
– Cádmio
– Cromo
– Chumbo
– Mercúrio
– Prata
Outros micropoluentes:
– Flúor
– Cianetos
66
Parâmetros Químicos
Contaminação de água por As em Bangladesh
(Nickson et al., 1998; Tondel et al. 1999)
Micropoluentes inorgânicos
Importância:
- São tóxicos
- Se concentram na cadeia alimentar
67
Parâmetros Químicos
Micropoluentes orgânicos
Constituinte responsável: sólidos dissolvidos
Origem
• Despejos industriais
• Detergentes
• Processamento e refinamento de petróleo
• Defensivos agrícolas
Unidade: mg/L ou μg/
68
Parâmetros Químicos
Alguns materiais orgânicos são resistentes à degradação biológica, não
integrando os ciclos biogeoquímicos, e acumulam-se em determinado
ponto do ciclo.
Micropoluentes orgânicos
Importância
• Não são biodegradáveis
• Grande parte são tóxicos
69
Parâmetros Químicos
Detecção de patógenos
70
 Extremamente difícil (baixas concentrações)
 Em uma população uma determinada faixa
apresenta doenças de veiculação hídrica
 Os patogênicos podem não ocorrer em elevada
proporção
 Diluição dos despejos
Parâmetros Biológicos
Organismos indicadores de contaminação fecal
71
 São predominantemente não patogênicos
 Dão uma boa indicação de contaminação por fezes
humanas e de animais
 Indicação da potencialidade de transmitir doenças
Parâmetros Biológicos
Grupo coliforme
72
 Apresentam grande quantidade em fezes humanas.
Cada indivíduo elimina 1010 a 1012 células por dia
(Branco e Rocha, 1979)
 1/3 a 1/5 do peso das fezes humanas é constituído
por bactérias do grupo coliforme
 Apresentam-se em grande número somente nas
fezes do homem e de animais de sangue quente
Parâmetros Biológicos
Grupo coliforme
73
 Apresentam resistência aproximadamente similar à
maioria das bactérias patogênicas intestinais
 As técnicas bacteriológicas para detecção de
coliforme são rápidas e econômicas
Parâmetros Biológicos
Organismos indicadores de contaminação fecal
74
Parâmetros Biológicos
 Coliformes totais (CT)
 Coliformes fecais (CF) - Coliformes termotolerantes
• Escherichia coli (a única que dá garantia de
contaminação exclusivamente fecal)
Exemplo de método para detecção de 
coliformes totais e E. coli
75
Exemplos de Padrões de Potabilidade da 
Portaria 2914/11
Microbiológicos
76
Substâncias químicas que representam risco à saúde
77
Exemplos de Padrões de Potabilidade da 
Portaria 2914/11
Substâncias químicas que representam risco à saúde
78
Exemplos de Padrões de Potabilidade da 
Portaria 2914/11
Substâncias químicas que representam risco à saúde
79
Exemplos de Padrões de Potabilidade da 
Portaria 2914/11
Substâncias químicas que representam risco à saúde
80
Exemplos de Padrões de Potabilidade da 
Portaria 2914/11
• Obrigado!
• Anacastro@edu.ufop.br
81