Relatório 3 - Características Quimicas - Nutrientes FINAL

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Universidade de Brasília 
Faculdade de Tecnologia 
Departamento de Engenharia Civil e Ambiental 
Engenharia Ambiental 
Professora Yovanka Pérez Ginoris !!!!!!!!!!!!!
Aspectos Químicos de Qualidade da Água Experimental 
 Características Químicas da Água 
Nutrientes - Nitrogênio e Fósforo 
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Brasília, 11 de Julho de 2015. 
Aluna: Camila Rebello Amui 
Matrícula: 11/0111699 !
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1. Resumo 
 
 A remoção efetiva de nutrientes em tratamento de esgoto é muito importante para que o 
corpo receptor não seja desequilibrado. Este relatório visa a análise de amostras coletadas de três 
etapas diferentes da Estação de Tratamento Norte, a fim de verificar a eficiência do tratamento. O 
tratamento apresentou concentrações finais dentro do limite estabelecido pelo CONAMA para 
Nitrogênio Amoniacal, mas muito acima do permitido para Nitrito, Nitrato e Fósforo. O Efluente 
Final apresentou concentrações de 7 mg/L de Nitrogênio Amoniacal, 2,3 mg/L de Nitrito, 470 mg/L 
de Nitrato, 56 mg/L de Fósforo Livre. Conclui-se que ou a medição das concentrações foi 
equivocada ou tratamento não foi eficiente, o que pode prejudicar o corpo receptor Lago Paranoá. !
2. Introdução 
 A análise química de nutrientes na água é de extrema importância. Dependendo do modo em 
que se encontram dispostos, os nutrientes podem favorecer ou prejudicar a vida. Assim, eles 
afetarão diretamente os ecossistemas aquáticos, por isso existe a importância de se conhecer essas 
características a fundo em tratamentos de esgoto, a fim de monitorá-las para o despejo adequado. 
 O Nitrogênio em seu ciclo se alterna em várias formas e estados de oxidação. Em meio 
aquático pode ser encontrado como Nitrogênio Molecular, Nitrogênio Orgânico (suspenso e 
dissolvido), Amônia (livre e ionizada), Nitrito e Nitrato (SPERLING, 2005). Trata-se de um 
composto muito importante para o Meio Ambiente, sendo indispensável para o crescimento de 
algas, podendo levar a Eutrofização. Também pode ser responsável pelo consumo de Oxigênio 
Dissolvido, já que os processos de oxidação das formas de Nitrogênio irão consumi-lo. Além disso, 
a Amônia Livre é tóxica a peixes. No tratamento de esgotos, é importante para o crescimento de 
microrganismos presentes no tratamento biológico, além de influenciar no consumo de oxigênio e 
na sedimentabilidade do lodo (SPERLING, 2005). 
 Em águas naturais há diversas fontes de Nitrogênio, sendo a principal delas o esgoto, que 
lança Nitrogênio Orgânico e Amoniacal. Também pode ser fixado químicamente ou biologicamente 
da atmosfera. Pode também ocorrer por lavagem por águas pluviais de solos fertilizados. 
 O Fósforo se apresenta na água nas formas de Ortofosfato, Polifosfato e Fósforo Orgânico 
(SPERLING, 2005). Os Ortofosfatos dependem do pH e são diretamente disponíveis para o 
metabolismo biológico sem a necessidade de conversão a formas mais simples. O Fósforo está 
fortemente associado as questões ambientais, sendo associado ao crescimento de algas e, assim, a 
Eutrofização. Também está associado ao crescimento de bactérias que estabilizam matéria orgânica 
(SPERLING, 2005). Em águas naturais, as fontes de Fósforo são principalmente esgotos 
domésticos, já que esse encontra-se em elevadas concentrações em detergentes. 
 Neste relatório serão analisadas três amostras de esgoto. As amostras foram coletadas de 
diferentes etapas da Estação de Tratamento de Esgoto da Asa Norte, em Brasília, que utiliza 
tratamento por lodos ativados a nível terciário. O corpo receptor dessa ETE é o Lago Paranoá e para 
que ele não seja afetado com o despejo, é necessário o tratamento fisico-químico e biológico. Para a 
análise das amostras, é essencial conhecer em qual processo do tratamento ela foi retirada, para que 
se saiba quais tipos de nutrientes deveriam ou não ter diminuido. 
 A primeira amostra foi coletada após o Tratamento Primário, onde ocorre separação dos 
Sólidos em Suspensão por sedimentação em um Decantador. A segunda amostra foi retirada após o 
Tratamento Secundário, onde ocorre a oxidação do Nitrogênio Amoniacal em Nitrito e do Nitrito 
em Nitrato através de bactérias nitrificantes e em seguida a remoção do lodo ativado (biomassa) no 
Decantador Secundário. A terceira amostra foi coletada após o Tratamento Terciário, onde através 
de processos unitários, como Coagulação e Floculação, é retirado o Fósforo do afluente, 
precipitando na forma de Fosfato. 
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3. Objetivo !
 Analisar três amostras coletadas de diferentes etapas da ETE Norte quanto aos níveis de 
Nitrogênio Amoniacal, Nitrito, Nitrato, Fósforo Livre, Fosfato, estando atento a eficiência do 
tratamento fisico-químico e biológico. !
4. Metodologia Experimental !
 Para realizar as medições dos Nutrientes, utilizou-se os métodos de Espectrofotometria, o 
método de Nessler e do Ácido Ascórbico. Para que os aparelhos conseguissem fazer a leitura, foi 
necessária a Diluição das Amostras. O Efluente Primário precisou ser diluído em 1/10000, o 
Secundário em 1/10 e o Final em 1/100. Visando uma melhor compreenção dos possíveis erros 
cometidos, avalia-se o procedimento e métodos usados. 
 O método de Espectrofotometria consiste na medição da absorção da faixa do infravermelho 
da amostra. O aparelho compara a quantidade de luz que atravessa ou se espalha na amostra com o 
feixe de luz emitido. Contabiliza-se o que é absorvido. Alguns fatores que podem comprometer a 
medida são: má homogeneização da amostra, erros no processo de filtragem (no caso da medição de 
cor da filtragem das amostras), presença de material em suspenção pode causar espalhamento do 
feixe de luz. 
 O Método de determinação de nitrogênio amoniacal por meio do uso de Reagente de Nessler 
utiliza um “branco” para possibilitar a zeragem do espectofotômetro. Esse “branco” é preparado 
com 25ml de água destilada, 3 gotas de estabilizador mineral e 3 gotas de álcool polinílico. De 
forma análoga, à amostra adiciona-se 3 gotas de estabilizador mineral para evitar a precipitação de 
cálcio e magnésio na amostra e 3 gotas de álcool polninílico, que tem como função o realçamento 
da cor da reação que será dada com a adição do Reagente de Nessler, que conferirá uma cor amarela 
de intensidade relacionada a presença de nitrogênio amoniacal. O reagente de nessler deve ser 
manuseado com cuidado pois possui mercúrio, um metal pesado, em sua composição. 
 O Método do Ácido Ascórbico, usado para a detecção de Fósforo reativo, também utiliza o 
Espetrofotômetro com comprimento de onda de 890nm e o reagente da Hach (PhosVer 3). Para 
melhor compreenção, utiliza-se a tabela abaixo, feita com dados retirados do livro Standard 
Methods for the Examination of Water and Wastewater. !
Tabela 1 - Técnicas de Detecção para Análise de Nitrogênio Amoniacal, Nitrato, Nitrito e Fósforo. 
Componente
Técnicas 
Analíticas
Técnicas para 
diferentes 
amostras
Limites de 
Detecção Interferências
Nitrogênio 
Amoniacal
Método de 
Nessler:
Dependendo da 
amostra é 
necessário fazer 
uma destilação
É recomendado 
para amostras 
com 
concentração 
máxima de 5 mg/
L.
Sofre 
interferências de 
alguns 
compostos 
orgânicos como 
cetonas, aldeídos, 
alcoóis e aminas. 
Cloro residual 
também deve ser 
retirado.
Componente
!
 Conhecendo as técnicas utilizadas, é possível identificar possíveis erros através dos dados 
obtidos. !
5. Dados obtidos e Análise de Dados 
 
 Seguindo a Metodologia Experimental, foram obtidos os dados para Amônia, Nitrito, 
Nitrato e Fósforo. 
 Ressalta-se que as amostras foram recolhidas sem respeitar o tempo de Detenção dos 
reatores. Isso significa que as frações que entraram no Tratamento Primário demorariam um certo 
tempo para ir para o Tratamento Secundário e mais algum tempo para ir para o Polimento Final. As 
amostras deveriam ter sido coletadas respeitando-se esse tempo para que os valores fossem 
comparáveis, mas coletou-se todas elas em um mesmo horário. Assim, elas não apresentam relação 
direta, o que comprometerá o cálculo das eficiência e as comparaçõesentre efluentes. 
 Os dados obtidos para Amônia encontram-se dispostos na tabela 2. !
Tabela 2 - Dados obtidos para Amônia. 
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 A amostra retirada do Efluente Primário apresenta valores bem elevados de Nitrogênio 
Amoniacal, Amônia e Ion Amonio. Isso porque ainda não passou pelo tratamento. Além disso, tem 
ocorrido uma tendência a diminuição do uso de água em descargas sanitárias para economia, o que 
faz com que os efluentes que vêm de descargas estejam menos diluidos e, portanto, mais 
Nitrato
Método do 
Espectrofotômetr
o:
Recomendado 
para amostras 
com baixo teor 
de matéria 
orgânica.
Não possui 
limites de 
detecção.
Matéria orgânica 
dissolvida; 
Cromo hevalente 
e sujeira nas 
cubetas.
Nitrito
Método do 
Espectrofotômetr
o:
Recomendado 
para amostras 
com baixo teor 
de matéria 
orgânica.
As amostras 
devem conter 
pelo menos 
25µg/L de 
Nitrito.
Íons Bismuto, 
Ferro, Chumbo, 
Mercúrio e Prata. 
Presença de 
sólidos em 
suspensão.
Fósforo
Método do Ácido 
Ascórbico:
A seleção 
depende da 
concentração de 
ortofosfato na 
amostra.
O aparelho não 
informou os 
limites de 
detecção.
Presença de 
Arsênio; Crômio 
e Nitrito.
Técnicas 
Analíticas
Técnicas para 
diferentes 
amostras
Limites de 
Detecção InterferênciasComponente
Amônia
Forma Efluente	
  Primário Efluente	
  Secundário Efluente	
  Final
N-­‐NH3 57	
  mg/L 10,23	
  mg/L 7	
  mg/L
NH3 69	
  mg/L 12,46	
  mg/L 9	
  mg/L
N-­‐NH4⁻ 74mg/L 13,22	
  mg/L 10	
  mg/L
concentrados. Assim, quanto mais a população visa diminuir o consumo de água em descargas, 
maior deve ser a eficiência do tratamento, já que as amostras estarão mais concentradas. 
 No Efluente Secundário ocorreu diminuição dos valores por conta do tratamento biológico 
com oxidação da Amônia. Calcula-se a eficiência em relação a esse tratamento, por uma 
porcentagem simples: !! !
(Equação 1). !
 Como a remoção de Amônia ocorreu no Tratamento Secundário, utiliza-se na Equação as 
Concentrações do Efluente Primário como Inicial e do Efluente Secundário como Final. A eficiência 
obtida no Tratamento Biológico para Nitrogênio Amoniacal foi de 82%. Essa eficiência é ainda 
maior quando consideramos o tratamento de esgoto em sua totalidade, avaliando a concentração no 
Efluênte Primário e no Final, chegando à 87%, uma eficiência bastante elevada. 
 A concentração final, despejada no Lago Paranoá foi de 7 mg/L de Nitrogênio Amoniacal. O 
CONAMA 430/2011 permite um máximo de 20 mg/L. Sendo assim, a Estação de Tratamento Norte 
está sendo eficiênte na remoção de Nitrogênio Amoniacal, seguindo o estabelecido. 
 Analisou-se também as concentrações de Nitrito, representadas na Tabela 3. O Efluente 
Secundário não apresentou dados de NaNO2 pois o aparelho não fez a medição. !
Tabela 3 - Dados obtidos para Nitrito. 
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 Observa-se que os níveis de Nitrito iniciam-se baixos no Tratamento Primário. Isso porque a 
maior parte do Nitrogênio que chega na Estação vem em forma de Amônia, precisando ser oxidada 
para chegar em Nitrito. Essa oxidação acontece no Tratamento Secundário, onde é possível notar 
um aumento das concentrações. Ainda no Efluente Secundário, o Nitrito deveria ter sido oxidado 
em Nitrato, por tanto esse valor não deveria ser tão alto na saida desse Efluente. Isso pode ter 
ocorrido pela falta de oxigênio dissolvido no reator, essencial para a oxidação. No Efluente Final, 
nota-se que o Nitrito diminuiu novamente. Ainda sim, o valor de Nitrito obtido está acima do 
permitido pelo CONAMA 357 , que é de 1 mg/L. Isso sugere ineficiência do Tratamento. 
 A remoção do Nitrito no Tratamento Secundário foi de 42,07%, o que é razoável. Mas se for 
comparado a concentração do Efluente Primário com o Final, ocorreu um acrescimo na 
concentração de 4691,6%. Deve-se lembrar que, como o tempo de detenção não foi respeitado, essa 
eficiência não é acurada. !!!!!!
Nitrito
Forma Efluente	
  Primário Efluente	
  Secundário Efluente	
  Final
N-­‐NO2⁻ 0,015	
  mg/L 1,21	
  mg/L 0,7	
  mg/L
NO2⁻ 0,048	
  mg/L 3,97	
  mg/L 2,3	
  mg/L
NaNO2 0,072	
  mg/L -­‐ 3,4	
  mg/L
 Os dados obtidos em relação a Nitrato são registrados abaixo. !
Tabela 4 - Dados obtidos para Nitrato. 
 
 Observa-se, pela mesma lógica do Nitrito, um aumento da concentração do Efluente 
Primário para o Secundário. Porém, ao contrário do Nitrito, essa concentração aumentou ainda mais 
para o Efluente Final. Todo Nitrato deveria ter se transformado em Nitrogênio Elementar, para que 
não afete o corpo receptor e não seja revertido novamente em Nitrito e Amônia. A alta concentração 
final caracteriza a ineficiência do Tratamento, chegando a níveis muito maiores que os 10 mg/L 
estabelecidos pelo CONAMA 357 para Nitrato. 
 A eficiência calculada foi de -4251,85%, ou seja, o nível de Nitrato aumentou em 4251,85% 
desde o Efluente Primário até o Final. O tratamento não foi eficiente para remover o Nitrato. !
Tabela 5 - Dados obtidos para Fósforo. 
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 O Efluente Primário apresenta concentração de Fósforo elevado. Isso porque o tratamento 
físico que ocorre no Tratamento Primário não retira Fósforo. O Efluente Secundário teve 
concentrações de Fósforo diminuidas, o que é explicado pela utilização do Fósforo pelas bactérias 
existentes no tratamento biológico. 
 Os dados obtidos para Fósforo no Efluente Final não estão coerentes com o que se esperava 
de uma amostra que passou por um tratamento. O Efluente Final não só não teve a concentração de 
Fósforo diminuída, como teve esta aumentada, chegando a valores muito acima do permitido. O 
mais intrigante é que o Polimento Final na ETE Norte visa justamente a remoção de Fósforo, o que 
não é condizente com os valores finais encontrados, que acabaram de sair desse Polimento. 
 A eficiência do Tratamento Secundário foi de 98,2% de remoção, porém a eficiência do 
Tratamento Terciário, o qual tem finalidade de remoção de Fósforo, foi de -7066,7%, ou seja, 
ocorreu um aumento de Fósforo de 7066%. A eficiência da ETE Norte para remoção do Fósforo foi 
de -290%, o que quer dizer que o Efluente final teve um acrescimo de 290% de Fósforo se 
comparado com o inicial. Vale lembrar além do tempo de retorno que não foi respeitado, outro fator 
pode ter influenciado esse resultado: o número de casas decimais anotado não foi suficientemente 
preciso. Sendo assim, o número obtido no Efluente Primário, que foi diluído em 1/10000 (e 
portanto teve seu resultado multiplicado por 10000), poderia ter sido maior, o que indicaria uma 
maior eficiência se comparado com o Efluente Final. Mesmo assim, os valores encontrados para 
Efluente Final estão muito acimas do esperado. 
Nitrato
Forma Efluente	
  Primário Efluente	
  Secundário Efluente	
  Final
N-­‐NO3⁻ 2,4	
  mg/L 6	
  mg/L 110	
  mg/L
NO3⁻ 10,8	
  mg/L 30	
  mg/L 470	
  mg/L
Fósforo
Forma Efluente	
  Primário Efluente	
  Secundário Eluente	
  Final
P 0	
  mg/L 1,6	
  mg/L 56	
  mg/L
P2O5 100	
  mg/	
  L 4,9	
  mg/L 173	
  mg/L
PO₄³⁻ 100	
  mg/L 1,8	
  mg/L 129	
  mg/L
 O CONAMA 357 estabelece um limite de 0,02 mg/L de Fósforo para ambientes lênticos 
como o Lago Paranoá. Esse limite não é para o Efluente Final, e sim para a diluição desse efluente 
em seu corpo receptor, que no caso é o Lago Paranoá. A diluição desse efluente, então, não pode 
fazer com que a concentração de Fósforo do Lago seja maior que 0,02 mg/L. Isso dependerá da 
vazão do efluente e do tamanho do Lago. Além disso, parte desse Fósforo pode ser acumulado em 
sedimentos, não afetando tanto o corpo receptor por não estar diluído. 
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6. Conclusão 
 
 O tratamento da ETE não foi eficiente nem para Nitrito, nem para Nitrato e nem para 
Fósforo. Há então duas hipóteses que justifiquem esses valores altos. A primeira é de que a medida 
foi feita de maneira equivocada pelo grupo responsável no Laboratório. Assim, algum erro de 
procedimento teria indicado um valor final muito maior que o real. 
 A segunda hipótese é que o tratamento da ETE não foi eficiente. Essa hipótese teria que ser 
comprovada com mais análises, mascaso esteja certa, é uma grave situação que pode botar em risco 
o ecossistema aquático. Ressalta-se que existe um projeto que visa a captação da água do Lago 
Paranoá para consumo humano (GOVERNO DE BRASILIA, 2015), e que os Nutrientes despejados 
no Lago sem o devido tratamento podem tornar essa água imprópria e dificultar o tratamento para 
consumo. 
 Podem ter ocorrido concentrações muito elevadas no Esgoto que chegou na ETE, maiores 
do que a ETE foi dimensionada para tratar, e por isso o tratamento não foi eficaz. Essa alta 
concentração não seria retratada nas amostras recolhidas para Efluente Primário, já que não se 
respeitou o tempo de detenção. !!!
7. Referências Bibliográficas !
BRASIL. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução nº 357, de 17 mar. 2005. Diário 
Oficial da União. Brasília, 18 mar. 2005. p. 58-63. 
GOVERNO DE BRASILIA. Caesb deve usar água do Lago Paranoá para consumo da 
população. Disponível em <http://www.df.gov.br/conteudo-agencia-brasilia/item/18682-caesb-
deve-usar-água-do-lago-paranoá-no-consumo-da-população.html> Acesso em 27 de Maio de 2015. 
Brasília, 2015. 
PIVELI, Roque; Kato, Mario. Características Físicas das Águas: cor, turbidez, sólidos, temperatura, 
sabor, odor. In: Qualidade da água e poluição: aspectos físicos-químicos. 1. ed. São Paulo: 
ABES, 2005. Cap. 7. p. 135-155. 
RICE, Eugene; et al. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Ed. 18. 
Washington, D. C.: Americam Public Health Association, 1992. 
SPERLING, M. V. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. 2. ed. Belo 
Horizonte: Editora UFMG, 1996. 243 p.