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Características físicas Introdução • São os parâmetros principais utilizados para caracterizar fisicamente as águas naturais. • Fornecem Indicações preliminares importantes para a caracterização da qualidade química da água. • Aplicações importantes nos estudos e fenômenos que ocorrem nos ecossistemas aquáticos, caracterização e controle de qualidade de águas para abastecimento público e residuárias. Coloração -COR Associada à presença de sólidos dissolvidos material em estado coloidal orgânico e inorgânico ácidos húmicos e fúlvicos efluentes industriais : curtumes indústrias têxteis indústrias de pigmentos indústrias de celulose e papel, da madeira Coloração -COR Compostos inorgânicos capazes provocar efeitos matéria em estado coloidal. óxidos de ferro e manganês, presentes no solo. metais presentes em efluentes industriais A presença de cor provoca repulsa psicológica no consumidor Portaria 2914/11 Ministério da Saúde – 15 uH cor aparente valor máximo permitido TURBIDEZ Definição A turbidez de uma amostra de água é o grau de atenuação de intensidade que um feixe de luz sofre ao atravessá-la. Associada à presença de sólidos suspensão partículas inorgânicas: areia, silte, argila detritos orgânicos: algas e bactérias, plâncton em geral • estações chuvosas resulta aumento da turbidez nas águas • Esgotos sanitários e efluentes industriais TURBIDEZ Estações tratamento de águas: altera dosagens de coagulantes e auxiliares Alta turbidez: Influencia nas comunidades biológicas aquáticas Reduz a fotossíntese devido a vegetação enraizada submersa e algas Reduz a produtividade dos peixes Afeta adversamente os usos doméstico, industrial e recreacional Importância da turbidez Do ponto de vista sanitário, a importância da turbidez deve-se fundamentalmente a razões: Estéticas: é comum considerar-se uma água turva como poluída. De filtrabilidade: em tratamento de águas, a filtração torna-se mais difícil, ou mesmo mais onerosa, com o aumento da turvação. De desinfecção: a desinfecção duma água é tanto mais difícil quanto maior é a sua turvação,uma vez que esta diminui o contacto do desinfetante com os microrganismos. Padrão de potabilidade (2914 MS): abastecimento público (0,5UNT) Importante para o controle dos processos de coagulação- floculação, sedimentação e filtração SÓLIDOS Em saneamento, sólidos nas águas correspondem a toda matéria que permanece como resíduo, após evaporação, secagem ou calcinação da amostra a uma temperatura pré- estabelecida durante um tempo fixado. Classificação dos Sólidos Sólidos Totais Sólidos Suspenso (> 1,2 um) Sólidos Dissolvidos (< 1,2 um) Sólidos Suspensos Voláteis (Mat. Organica Sólidos Suspenso Fixos (Mat. Inorganica) Sólidos Dissolvidos Voláteis (Mat . Orgânica) Sólidos Dissolvidos Fixos (Sais Inorgânicos) Classificação dos Sólidos • Sólido Total: Material que permanece na cápsula após evaporação parcial da amostra e posterior secagem em estufa à temperatura escolhida, até massa constante; • Sólidos Suspensos: É a porção dos sólidos totais que fica retida em um filtro que propicia a retenção de partículas de diâmetro maior ou igual a 1,2 μm; • Sólidos Dissolvidos: Porção do resíduo total que passa por filtro de porosidade de 1,2 μm; • Sólidos Voláteis: Porção dos sólidos que se perde após a ignição ou calcinação da amostra a 550-600 °C; • Sólidos Fixos: É a porção dos sólidos que resta após a ignição ou calcinação a 550-600 °C; • Sólidos Sedimentáveis: Porção dos sólidos em suspensão que se sedimenta sob ação da gravidade durante uma hora; Importância nos Estudos de Controle de Qualidade de Água • As determinações dos níveis de concentração das diversas frações de sólidos resultam em um quadro geral da distribuição das partículas com relação ao tamanho (suspensos e dissolvidos) e com relação à natureza (fixos ou voláteis); • No controle operacional de sistemas de tratamento de esgotos, algumas frações de sólidos assumem grande importância; • O teor de sólidos dissolvidos representa a quantidade de substâncias dissolvidas na água, que alteram suas propriedades físicas e químicas da água. • O excesso de sólidos dissolvidos na água pode causar alterações no sabor e problemas de corrosão. Já os sólidos em suspensão, provocam a turbidez da água gerando problemas estéticos e prejudicando a atividade fotossintética. SABOR E ODOR • Definição: O Sabor é a interação entre o gosto (salgado, doce, azedo e amargo) e o Odor (sensação olfativa) • Origem Natural: Algas, MO em decomposição, microorganismos e compostos orgânicos, tais como gás sulfídrico, sulfatos e cloretos; • Origem Antropogênica: esgotos domésticos e industriais. Características químicas pH • O primeiro equilíbrio químico de interesse que ocorre na água é a dissociação de sua própria molécula, que pode ser representada através da seguinte equação química • pH < 7 : solução ácida • pH > 7 : solução básica • pH = 7 : solução neutra pH • Importância nos estudos de controle de qualidade de águas • A influência do pH sobre os ecossistemas aquáticos naturais dá-se diretamente devido a seus efeitos sobre a fisiologia das diversas espécies. • Também o efeito indireto é muito importante, podendo determinadas condições de pH contribuírem para a precipitação de elementos químicos tóxicos como metais pesados • Nos reatores anaeróbios, a acidificação do meio é acusada pelo decréscimo do pH do lodo, indicando situação de desequilíbrio. A produção de ácidos orgânicos voláteis pelas bactérias acidificadoras e a não utilização destes últimos pelas metanobactérias é uma situação de desequilíbrio que pode ser devido a diversas causas • A coagulação e a floculação que a água sofre inicialmente é um processo unitário dependente do pH • O pH é padrão de • potabilidade, devendo as águas para abastecimento público apresentar valores entre 6,5 • e 8,5, Dureza das Águas • Dureza de uma água é a medida da sua capacidade de precipitar sabão. • É causada pela presença de cálcio e magnésio, principalmente, além de outros cátions como ferro, manganês, estrôncio, zinco, alumínio, hidrogênio, etc, associados a ânions carbonato (mais propriamente bicarbonato, que é mais solúvel) e sulfato Dureza • A principal fonte de dureza nas águas é a sua passagem pelo solo (dissolução da rocha calcárea pelo gás carbônico da água), conforme as reações: Para o abastecimento público de água consumo excessivo de sabão nas lavagens domésticas; aumento na incidência de cálculo renal Dureza • Para o abastecimento industrial, aumento da temperatura, o equilíbrio se desloca no sentido da formação de carbonatos que precipitam e se incrustam, o que já levou diversas caldeiras à explosão. • Remoção da dureza • O abrandamento das águas pode ser feito por precipitação química ou por troca-iônica Sulfato, SO4 2- Importância nos estudos de controle de qualidade das águas • Nas águas para abastecimento públicoporque provoca efeitos laxativos • Por tratar-se de íon solúvel em água, o sulfato só pode ser removido por processos especiais, como por exemplo a troca- iônica (resinas aniônicas) e a osmose reversa Sulfeto, S2- • A principal fonte de sulfeto em águas naturais é o lançamento de esgotos sanitários e de efluentes industriais que contenham sulfato, em condições anaeróbias. • O sulfeto provoca problemas de toxicidade aguda em operadores de rede coletora de esgotos. • H2S odor característico de ovo podre. Cloreto, Cl- • O cloreto é o ânion Cl- que se apresenta nas águas subterrâneas através de solos e rochas • Padrão de Potabilidade 250 mg/L • Exigem processos especiais como os de membrana (osmose reversa), destilação (como por exemplo a destilação solar) e processos à base de trocaiônica Compostos de nitrogênio em Águas • Os esgotos sanitários constituem em geral a principal fonte em águas nitrogênio orgânico • amônia gasosa (NH3) ou do íonamônio (NH4 + ), nitrito (NO2 −) e nitrato (NO3 −) • Os compostos de nitrogênio são nutrientes para processos biológicos chamado de eutrofização • Amônia 1,5 mg/L Padrão de potabilidade • Nitrito 1 mg/L Padrão de potabilidade • Nitrato 10 mg/L Padrão de potabilidade Matéria Orgânica • Exemplos: matéria orgânica natural (proteínas, carbohidratos, lípidios, ácidos húmicos, ácidos fúlvicos), agrotóxicos, fármacos, corantes, hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) • Parâmetros de análise: Demanda química de oxigênio (DQO), Demanda bioquímica de oxigênio (DBO), e Carbono orgânico total (COT). • A carga de DBO, expressa em Kg/dia é um parâmetro fundamental no projeto das estações de tratamento biológico Ácido húmico DDT Corante azul ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA Coagulação • Significa “converter em sólido” • Consiste na desestabilização das partículas coloidais e suspensas por dois fenômenos: • Químico – adição de um coagulante químico • Físico – transporte das espécies para que haja contato do coagulante com as impurezas Coagulação • Fatores intervenientes: • Tipo de coagulante (Al, Fe, PAC) • pH • Gradiente de velocidade (mistura rápida) • Tempo de agitação (ou tempo de contato) Coagulação Coagulação - Vertedor Floculação • Promover a agregação de partículas formadas na mistura rápida, de modo que formem aglomerados maiores, denominados flocos • Fatores intervenientes na floculação • Gradiente de velocidade (10 a 70 s-1) • Tempo de agitação (ou tempo de contato) • Adição de um floculante Floculação Floculação Decantação • Processo de separação sólido-líquido que tem como força propulsora a ação da gravidade. • Promover o deposito dos flocos formados anteriormente pela ação da gravidade Limpeza de decantadores Velocidade de sedimentação p é a massa específica da partícula Filtração • Processo de separação sólido-líquido utilizado para promover a remoção de material particulado presente na fase líquida Com relação ao meio filtrante Camada simples CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃO Dupla camada Tripla camada Areia, antracito ou CAG Areia Antracito ou CAG Antracito ou CAG Areia Granada Com relação ao sentido de escoamento Filtração descendente CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃO Filtração ascendente Desinfecção • Finaliza o processo de potabilização da água • Inativar os microrganismos patogênicos • Prevenir o crescimento microbiológico nas redes de distribuição Microrganismos relacionados às doenças de transmissão hídrica Parâmetro Valor Mais Provável Água para consumo humano Coliformes termotolerantes Ausência em 100 ml Água na saída do tratamento Coliformes totais Ausência em 100 ml Água tratada no sistema de distribuição (Reservatórios e Rede) Coliformes termotolerantes Ausência em 100 ml Coliformes totais Sistemas que analisam 40 ou mais amostras por mês: Ausência em 100 ml em 95% das amostras examinadas no mês Sistemas que analisam menos de 40 amostras por mês: Apenas uma amostra poderá apresentar mensalmente resultado positivo em 100 ml PADRÃO MICROBIOLÓGICO DE POTABILIDADE DA ÁGUA PARA CONSUMO HUMANO 0 5 10 15 20 25 30 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Ano T a x a d e m o rt a li d a d e p o r 1 0 0 .0 0 0 h a b it a n te s Início do processo de cloração Identificação dos DBP’s Protozoários resistentes a ação dos agentes desinfetantes convencionais Taxa de mortalidade de febre tifóide nos Estados Unidos da América Desinfecção • Inativação: microrganismos incapazes de ser reproduzir, ou transmitir qualquer enfermidade. • Remoção: retirada do microrganismos da massa líquida. • Esterilização: extermínio de qualquer forma de microrganismo. Processos e mecanismos de desinfecção • Agentes químicos: cloro, dióxido de cloro, peróxido de hidrogênio, ozônio, permanganato de potássio. • Agentes físicos: radiação UV, radiação gama, radiação solar e fervura. Fatores intervenientes na eficiência da desinfecção • Características do desinfetante • Tipo de água • Tipo de microrganismos • Turbidez • Presença de matéria orgânica • Presença de compostos inorgânicos, ferro e manganês • Temperatura e o pH da água Critérios para definição do desinfetante • Capacidade de inativar ampla gama de patogênicos • Menor susceptibilidade às variações de temperatura • Disponibilidade a custo acessível • Não conferir toxicidade à água de consumo • Capacidade de conferir residual • Dispor de técnicas precisas e fáceis para determinação FLUORETAÇÃO • Etapa que se objetiva conferir determinada concentração de fluoreto. • Redução de cárie dentária • Alta ingestão de flúor: fluorose, fraturas de ossos, efeitos carcinogênicos, efeitos nos sistemas renal, intestinal... • Compostos de flúor • Na2SiF6 (ácido fluossilícico – líquido) • NaF (fluoreto de sódio – sólido) • H2SiF6 (fluossilicato de sódio – sólido)
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