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Segunda Parte
Poluição Hídrica
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Comportamento dos poluentes no meio aquático
 Mecanismos Físicos
1) Diluição → processo de mistura do despejo com a água presente no corpo d’água .
2) Ação Hidrodinâmica ou dispersão → os corpos d’água não são estáticos, apresentam movimento próprio que transporta o poluente do seu ponto de despejo para outras regiões e, portanto, sua concentração varia no espaço e no tempo. 
	- Advecção → resulta do movimento do poluente feito a partir do campo de velocidades da água. 
	- Difusão molecular → resulta do movimento decorrente da agitação térmica das partículas existentes no meio fluido. OBS.: O efeito da difusão molecular na concentração de poluentes em corpos d’água naturais é, em geral, desprezível. 
	 - Difusão turbulenta → a turbulência provoca a mistura mais rápida das substâncias presentes, pois, maiores velocidades em superfícies livres são mais turbulentas e tendem a apresentar uma interface ar-água com maior área superficial.
Poluição Hídrica
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Comportamento dos poluentes no meio aquático
 Mecanismos Físicos
3) Gravidade  provoca a sedimentação das substâncias poluidoras em suspensão que sejam mais densas que o meio aquático.
4) Luz  condição necessária para a existência de algas (fonte básica de alimento do meio aquático) e para a produção endógena de oxigênio (interna, isto é, dentro do meio aquático). 
5) Temperatura  altera a solubilidade dos gases e a cinética das reações químicas.
Poluição Hídrica
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Comportamento dos poluentes no meio aquático
 Mecanismos bioquímicos
	Oxigênio Dissolvido é um dos constituintes mais importantes dos recursos hídricos, pois, está diretamente relacionado com os tipos de organismos que podem sobreviver em um corpo d’água (concentração mínima de oxigênio para peixes = 2mg/L). 
	A concentração do OD ocorre em função de:
Características do despejo  natureza do material, facilidade de biodegradação, quantidade de oxigênio para biodegradação, quantidade de poluente, vazão despejada, etc. 
Características do corpo de água  velocidade do fluido, geometria do escoamento, intensidade da difusão turbulenta, etc. 
Produção de oxigênio  endógena: pela atividade fotossintética dos organismos autótrofos ou exógena: passagem do oxigênio atmosférico para o interior do meio aquático pela interface ar-água (reaeração).
Poluição Hídrica
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Comportamento dos poluentes no meio aquático
 Mecanismos bioquímicos
	Um corpo de água poluído por lançamentos de matéria orgânica biodegradável sofre um processo natural de recuperação denominado autodepuração.
	Esse processo pode ser dividido em duas etapas:
	1º etapa: Decomposição  a matéria orgânica biodegradável é consumida pelos decompositores aeróbios que transformam os compostos orgânicos de cadeias mais complexas (proteínas e gordura) em compostos mais simples (amônia, aminoácidos e dióxido de carbono). Durante este processo há um decréscimo nas concentrações de oxigênio dissolvido na água por causa da respiração dos decompositores. 
	2º etapa: Recuperação do oxigênio dissolvido ou reaeração  reposição, por aeração, do oxigênio consumido.
Poluição Hídrica
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Comportamento dos poluentes no meio aquático
Poluição Hídrica
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Comportamento dos poluentes no meio aquático
 Mecanismos químicos  relacionados com reações químicas que ocorram no meio aquático pela presença de substâncias naturalmente existentes no meio ou que foram despejadas lá. Tais reações químicas podem ser afetadas por fatores como: radiação solar, temperatura, pH, catalisadores, etc.
 Mecanismos biológicos  relacionados com a quantidade e os tipos de espécies presentes no meio aquático. Tais parâmetros podem ser afetados pelos seguintes fatores: transparência da água, quantidade de nutrientes disponíveis, temperatura da água, etc.
		
	
Poluição Hídrica
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Comportamento Ambiental dos Lagos
Estratificação Térmica: fenômeno onde, em determinadas épocas do ano, os lagos apresentam uma clara distinção entre as temperaturas das camadas superficiais e das profundas e, portanto, entre as suas respectivas densidades.
Poluição Hídrica
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Comportamento Ambiental dos Lagos
Principais fatores de interferência nos processos de mistura em reservatórios e lagos e, portanto, de formação, estabilidade e duração da estratificação:
 transferência de calor pela interface ar-água;
 mistura advectiva gerada pela movimentação das vazões de entrada e saída; e
 mistura provocada pela turbulência induzida pelo vento.
	Em um reservatório estratificado, o local de produção do oxigênio é o epilímnio e o local de consumo para a decomposição da matéria orgânica é o hipolímnio. 
	A termoclima dificulta a passagem de calor e de oxigênio da superfície para o fundo dos corpos d’água. Esta passagem ocorre apenas por meio da difusão molecular: muito pouco frente ao consumo em virtude da decomposição.
Poluição Hídrica
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Comportamento Ambiental dos Lagos
Poluição Hídrica
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Importância da Estratificação Térmica
	A temperatura afeta todos os processos químicos e biológicos que ocorrem em um lago e a estabilidade induzida pela estratificação inibe os processos de transporte de calor e massa no reservatório, causando assim, problemas relativos à qualidade da água.
No hipolímnio:
Concentração de oxigênio diminui até zero
Ocorre a passagem de um ambiente oxidante para um ambiente redutor
Liberação de ferro e manganês a partir do sedimento do fundo
Concentrações crescentes de fosfato, amônia, silicatos, carbonatos, íons cálcio e gás sulfídrico.
Excesso de CO2 proveniente da respiração resultam em grandes quantidades de bicarbonato de cálcio e ácido carbônico em solução
No epilímnio:
O fitoplâncton utiliza o CO2 da solução no processo de fotossíntese
Ausência do CO2 da solução induz precipitação do bicarbonato de cálcio
Menor alcalinidade
Poluição Hídrica
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O Processo de Eutrofização Natural
Eutrofização: é o enriquecimento das águas com os nutrientes necessários para o crescimento da vida vegetal aquática.
	É um processo natural dentro da sucessão ecológica dos ecossistemas quando o ecossistema lacustre tende a se transformar em um ecossistema terrestre utilizando a interação do lago com o meio terrestre que o circunda.
SUCESSÃO ECOLÓGICA = PROCESSO DEMORADO
	Classificação dos lagos quanto a produtividade biológica:
Oligotróficos  baixa produtividade biológica e baixa concentração de nutrientes
Eutróficos  produção vegetal excessiva e alta concentração de nutrientes
Mesotróficos  características intermediárias entre oligotrófico e eutrófico 
Poluição Hídrica
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Parâmetros Indicadores da Qualidade da Água
Poluição Hídrica
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Parâmetros Indicadores da Qualidade da Água
	Dependem das substâncias presentes na atmosfera, da litologia do terreno, da vegetação, etc.
 Indicadores Físicos: cor, turbidez, sabor e odor
 Indicadores Químicos: salinidade; dureza; alcalinidade; corrosividade; ferro e manganês; impurezas orgânicas, nitrogênio e cloretos; características benéficas; compostos tóxicos; fenóis; detergentes; agrotóxicos; radioatividade
 Indicadores Biológicos: algas; microorganismos patogênicos
Poluição Hídrica
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Índice de Qualidade da Água (IQA)
N: no de parâmetros
qi: valor do parâmetro em uma escala de 0-100
wi: peso atribuído ao parâmetro
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Tratamento de Água
Unidades e grandezas
Parâmetros Químicos
pH [expressa a concentração de íons H+]
Alcalinidade [mg CaCO3/L]
Dureza [mg Ca ou Mg/L]
Metais [mg/L]
Flúor [mg/L]
Matéria orgânica
Oxigênio dissolvido
Demanda de oxigênio
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Tratamento de Água
		Substância
		Concentração Máxima (mg/l)
		Cromo hexavalente
		0,5
		Cromo trivalente
		1,0
		Cobre total
		0,5
		Cádmio total
		0,1
		Mercúrio total
		0,01
		Níquel total
		1,0
		Chumbo total
		0,5
		Zinco total
		1,0
		Arsênio total
		0,1
		Pratatotal
		0,1
		Bário total
		5,0
		Selênio total
		0,05
		Cianetos
		0,2
		Fenóis
		0,2
		Sulfetos
		1,0
		Fluoretos
		10,0
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Tratamento de Água
Fazem parte de um sistema de abastecimento de água: 
Manancial → fonte de onde se tira o suprimento de água
Captação → conjunto de equipamentos e instalações utilizados para retirar água do manancial
Adução → parte do sistema que liga a captação ao tratamento
Tratamento → visa remover impurezas e/ou eliminar microorganismos adequando a água ao Padrão de Potabilidade em vigor
Reservatório de distribuição → acumula a água para atender à variação do consumo horário, à manutenção da pressão mínima ou constante na rede e às demandas de emergência
Rede de distribuição → leva a água do reservatório para a adutora. 
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Tratamento de Água
Finalidades do tratamento de água: 
Higiênicas → remoção de bactérias, protozoários, vírus e outros microorganismos 
Estéticas → correção de turbidez, cor, odor e sabor
Econômicas → redução da corrosividade, dureza, cor, turbidez, ferro, manganês, etc. 
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Tratamento de Água
Principais etapas do processo:
Sedimentação ou Decantação
Coagulação / Floculação
Filtração
Desinfecção
Remoção da Dureza
Aeração
Remoção de Ferro e Manganês
Remoção de Sabor e Odor
Controle de Corrosão
Fluoretação
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Estação de Tratamento de Água
Tratamento de Água
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Tratamento Primário
Remoção de Sólidos em Suspensão 
Gradeamento – remoção de material grosseiro, sobrenadantes de diversas origens (animais mortos, galhos de árvores ou objetos diversos lançados no corpo d’água).
Tratamento de Água
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Tratamento Primário
Remoção de Sólidos em Suspensão 
Sedimentação – realizada preferencialmente antes do bombeamento. São construídos de alvenaria e constituem-se em uma seção alargada do duto de captação onde a velocidade de escoamento da água é reduzida a valores suficientemente baixos para permitira sedimentação desse material. 
Tratamento de Água
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	A coagulação/floculação consiste em adicionar à água um agente coagulante em quantidade suficiente para levar a água a seu ponto isoelétrico. Entre os agentes coagulantes, o sulfato de alumínio é o mais utilizado. Para cada valor de pH e turbidez da água captada, existe uma quantidade de agente coagulante a ser adicionada.
	Assim, antes de se adicionar o coagulante, é necessário testar em laboratório – mediante um procedimento chamado de TESTE DE JARRO – JAR TEST – a quantidade de agente coagulante que levará ao melhor resultado.
	Feita a adição do agente coagulante, a água deve passar por uma região de agitação com um grau de turbilhonamento relativamente elevado, passado o turbilhonamento, deve ser mantida uma leve agitação. 
Tratamento de Água
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Tratamento Secundário
Floculação
Tratamento de Água
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Tratamento Secundário - Mecanismo da coagulação
Sedimentação
Floculação
Mistura rápida
Coloides
Al2O3
Al2O3
Al
ou
Fe
Alcalinidade
Sílica
Polieletrótiltos
Potencial Zeta
Concentração Iônica
Dosagem de coagulante
(0,1 – 30s)
Desestabilização rápida dos colóides
0
Polieletrólitos aniônicos ou catiônicos
Tamanho do floco
Tempo
(20 – 30min)
24,2 – 6,1 cm/s
Geração e crescimento dos flocos
Adaptado de: Eckenfelder Jr, W.W – INDUSTRIAL WATER POLLUTION CONTROL
Tratamento de Água
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Decantação Secundária
Zona de sedimentação onde a maior parte dos flocos formados na etapa anterior sedimentam devido ao aumento de tamanho e a menor velocidade superficial de escoamento.
Tratamento de Água
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Tratamento Secundário
Filtração
Consiste em fazer a água passar por substâncias porosas capazes de reter e remover algumas de suas impurezas.
Como meio poroso, emprega-se em geral a areia sustentada por camadas de seixos, sob as quais existe um sistema de drenos
Tratamento de Água
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Tratamento Secundário
Desinfecção – Cloro (Cl2, NaClO, ClO2)
A quantidade de cloro necessário para reagir com toda matéria orgânica presente é a chamada “demanda de cloro”.
O ponto em que todas as cloraminas foram oxidadas e que corresponde ao nível mais baixo de cloro ativo residual denomina-se break point.
Tratamento de Água
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Abrandamento (lime softening)
O abrandamento se baseia na precipitação química com cal e outros produtos químicos para reduzir a dureza da água (presença de cálcio e magnésio) e, em alguns casos, melhorar a clarificação antes da filtração.
Tratamento de Água
		Dureza
		mg/L de CaCO3
		Baixa
		0 a 75
		Média
		75 a 150
		Alta
		150 a 300
		Muito alta
		acima de 300
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Benefícios do abrandamento. Os principais benefícios do abrandamento da água em uma estação de tratamento incluem:
A redução dos minerais dissolvidos,
A redução do consumo de detergentes,
 A remoção de Rádio 226 e 228,
 A remoção dos metais pesados,
 A suplementação da desinfecção com redução do crescimento de algas,
 A remoção de certos compostos orgânicos e a redução do carbono orgânico total (COT),
 A remoção de sílica, fluoretos, ferro e manganês,
  A redução da turbidez de águas superficiais
Abrandamento (lime softening)
Tratamento de Água
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Tipos de Processos de Abrandamento
Geralmente consistem em pré-tratamento em um único ou duplo estágio
Reações químicas envolvidas: 
Tratamento de Água
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USO DE SODA CÁUSTICA (reações)
Tipos de Processos de Abrandamento
Tratamento de Água
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