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Qualidade e paramentros -
- 1. 1 1 Sistema ÁguaSistema Água UNINORTE Departamento de Engenharia Engenharia Ambiental ÁGUA: ASPECTOS QUALITATIVOS E MARCOS REGULATÓRIOS 2 CONSTITUINTES DA ÁGUA • SÓLIDOS DISSOLVIDOS IONIZADOS • GASES DISSOLVIDOS • COMPOSTOS ORGÂNICOS DISSOLVIDOS • MATÉRIA EM SUSPENSÃO: SÓLIDOS, MICROORGANISMOS E COLÓIDES QUANTIDADE E NATUREZA DOS CONSTITUINTES • TIPO DE SOLO • CONDIÇÕES CLIMÁTICAS • GRAU DE POLUIÇÃO Variação sazonal
- 2. 2 3 Caracterização da água Características físicas, químicas e organolépticas • Sólidos em suspensão • Turbidez (capacidade de desviar a luz) • Cor aparente e cor verdadeira (substâncias húmicas) • Odor e sabor • Componentes inorgânicos que afetam a saúde (ex. Cloretos, Ferro e Manganês) • Componentes orgânicos que afetam a saúde (ex. Matéria húmica) • pH (6,0 a 9,5) em sistemas de distribuição • Cloro residual livre • Alcalinidade (capacidade da água reagir com ácidos) • Oxigênio Dissolvido (OD), Demanda Biológica de Oxigênio (DBO) • Condutividade elétrica 4 Características bacteriológicas • Contagem de coliformes (totais e fecais) • Teste de presença / ausência (P/A) • Contagem de colônias heterotróficas Características radioativas • Radioatividade Alfa e Beta • Radionuclídeos específicos Outros parâmetros • Hidrobiológicos (algas): cianotoxinas • Temperatura Poluentes Potenciais • Sólidos em suspensão • Matéria orgânica (DBO) • Fósforo • Nitrogênio • Micropoluentes orgânicos e inorgânicos • Indicadores de contaminação fecal • Algas (Cianobactérias) Caracterização da água
- 3. 3 5 Sólidos em Suspensão Classificação da partícula sólida • Dimensão • Sedimentabilidade • CaracterísticasQuímicas Origem Antropogênica • Impactos Morfológicos • Processos Erosivos + Transporte de Sedimentos • Lançamento de Águas Residuárias Origem Natural • Drenagem Superficial Fonte: SIPAM (2007). Relatório Rio Boa Vista – Ouro Preto do Oeste/RO 6 Sólidos em Suspensão Origem Antropogênica • Poluição por ETAs Efeitos • Assoreamento • Turbidez, cor, transparência • Função da composição química
- 4. 4 7 Dimensões das Partículas Presentes nas Águas Naturais 1.E-04 1.E-03 1.E-02 1.E-01 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 Diâmetros (micrômetros) Moléculas Colóides Partículas suspensas/Flocos Bactérias Algas Protozoários Vírus Interstícios de leitos de areia Poros de papel de filtro Poros de membrana Poros de carbono ativado Areia Agrotóxicos Sólidos em Suspensão - Dimensão 8 Sólidos em Suspensão • Sólidos Coloidais e Dissolvidos (< 0,001 mm) • Sólidos Suspensos Particulados (> 0,001 mm) Determinação das Dimensões dos Sólidos 1. Filtração em membrana 2. Secagem à 105C
- 5. 5 9 Sólidos em Suspensão - Sedimentabilidade Classificação em Função da Sedimentabilidade 1. Sedimentação durante 1h em Cone Imhoff 2. Leitura (Sólidos Sedimentáveis) 10 Sólidos em Suspensão: Sedimentabilidade Tamanho da partícula (µm) Tipo Velocidade de sedimentação (mm/s) 100 Areia fina 7,9x100 10 Silte 1,5x10-1 1 Bactéria 1,5x10-3 0,1 Colóide 1,5x10-5 0,01 Colóide 1,5x10-6
- 6. 6 11 Sólidos em Suspensão Classificação em Função das Características Químicas 1. Calcinação a 600C 2. Sólidos orgânicos (voláteis) ou inorgânicos (fixos) 12 Sólidos em Suspensão Classificação em Função das Características Químicas 1. Calcinação a 600C 2. Sólidos orgânicos (voláteis) ou inorgânicos (fixos)
- 7. 7 13 Cor – Sólidos Dissolvidos • Origem Natural • Decomposição da matéria orgânica • Ácidos húmicos e fúlvicos • Fe e Mn • Efeitos • Coloração da água • Não apresenta risco sanitário • Confiabilidade questionável • Origem Antropogênica • Efluentes de tinturaria, tecelagem, Papel • Outras águas residuárias isenta de sólidos suspensos (centrifugação) interferência sólidos suspensos, coloides Cor Aparente Cor Verdadeira 14 Turbidez – Sólidos em suspensão e coloides • Origem Natural • Dissolução de partículas de rochas, argila, silte, etc. • Algas e microrganismos • Drenagem Superficial • Efeitos • Aparência nebulosa • Confiabilidade questionável • Adsorção de patogênicos • Origem Antropogênica • Águas residuárias • Impactos morfológicos • Processos erosivos Turbidez Unidades Jackson de Turbidez (25 a 1000 UJT)
- 8. 8 15 Distribuição de tamanho de partículas “Contaminantes encontrados em água e esgoto são partículas ou serão transformados em partículas antes de sua remoção final.” “As operações e processos unitários usados no saneamento são influenciados pela distribuição de tamanho das partículas, de modo que, seja em operações ou processos de separação sólido- líquido, seja na degradação biológica de matéria orgânica, o conhecimento da distribuição de tamanho de partículas pode contribuir para a escolha e o aperfeiçoamento das tecnologias de tratamento e para a adoção de procedimentos operacionais apropriados”. Santos et al. (2004) 16 Tratamento de água: Coagulação e Floculação Distribuição de tamanho de partículas Freqüênciarelativa Água bruta Água coagulada Água floculada Diâmetro crítico dp > dc Partículas sedimentáveis
- 9. 9 17 Dureza • Origem Natural • Dissolução de rochas calcáreas • Origem Antropogênica • Águas residuárias • Supersaturação de cátions divalentes Mais comuns: Ca2+, Mg2+ Outros: Sr2+, Fe2+, Mn2+ • Efeitos • Doenças cardiovasculares • Aumento do teor de colesterol • Precipitação de sabões • Evita formação de espuma 50-150 mg/L CaCO3 (dureza moderada) 18 Alcalinidade • Origem Natural • Ação do CO2 dissolvido sobre rochas calcáreas • Absorção de CO2 da atmosfera • Decomposição da matéria orgânica • Origem Antropogênica • Efluentes industriais • Capacidade da água neutralizar ácidos (H+) • Função do pH • 4,4 < pH < 8,3: bicarbonatos (HCO3 -) • 8,3 < pH < 9,4: carbonatos (CO3 -2) e bicarbonatos • pH > 9,4: hidróxidos (OH-) e carbonatos • Efeitos • Não apresenta risco sanitário • Sabor e odor desagradável • Incrustação em tubulações Expresso em CaCO3
- 10. 10 19 Acidez • Origem Natural • Absorção de CO2 da atmosfera • Decomposição da matéria orgânica • Origem Antropogênica • Efluentes industriais orgânicos • Efluentes industriais ácidos • Atividades de mineração • Capacidade da água neutralizar bases (OH) • Presença de CO2 livre • pH > 8,2: CO2 livre ausente • 8,2 < pH < 4,5: acidez carbônica • pH < 4,5: ácidos minerais fortes • Efeitos • Não apresenta risco sanitário • Sabor e odor desagradável • Corrosão de tubulações e dispositivos 20 Ferro e Manganês • Origem Natural • Dissolução de compostos do solo e subsolo • Origem Antropogênica • Águas residuárias • Solo: Fe3+ e Mn4+ particulado • Água Subterrânea (ausência de O2): Fe2+ e Mn2+ solúvel • Exposição ao ar: Fe3+ e Mn4+ particulado • Efeitos • Não apresenta risco sanitário • Coloração e turbidez “amarelo escuro – marrom” • Sabor e odor desagradável
- 11. 11 21 Organismos Patogênicos • Organismos Infecciosos • Agentes Etiológicos: Bactérias, vírus, protozoários • Veiculação hídrica Shigella dysenteriae (disinteria bacilar) Salmonella (febre tifóide) • Difícil detecção • Baixas concentrações no curso d’água • Pequena quantidade nas fezes • Decaimento bacteriano • Grandes riscos de contaminação 22 Indicadores de Contaminação Fecal • Uso de organismos indicadores de contaminação fecal: ex. • Escherichia coli (abundante em fezes humanas e de animais) • Estreptococos fecais (fezes humanas, tolerante a adversidades) • Resistência similar aos patogênicos (termotolerante) • Presença de patogênicos: potencialidade de transmissão de doenças
- 12. 12 23 Matéria Orgânica • Sólidos Orgânicos = Sólidos Voláteis • Particulado (filtrado) • Dissolvido Proteínas Animal e vegetal C, H, N, O, S, Fe Carboidratos Açucar, amido… C, H, O Lipídeos Graxas, óleos… complexo Uréia, Surfactantes, Compostos Aromáticos, Pesticidas, etc… • Origem Natural • Animal e Vegetal • Origem Antropogênica • Águas residuárias 24 Matéria Orgânica • Efeitos • Aumenta demanda de O2 (crescimento de microrganismos) • Coeficiente de decomposição da M.O. • Coeficiente de “Reoxigenação (K2)” distância OD Matéria orgânica ?
- 13. 13 25 Demanda Bioquímica de Oxigênio • retrata a quantidade de oxigênio requerida para estabilizar, através de processos bioquímicos, a matéria orgânica carbonácea. • Métodos indicadores do potencial consumo de O2 • Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) • Demanda Última de Oxigênio (DBOU) • Demanda Química de Oxigênio (DQO) DBO5,20 • Ensaio à 20 durante 5 dias • Considerado fração biodegradável • Taxa de Desoxigenação (K1) 26 Demanda Química de Oxigênio • Quantificação indireta da matéria orgânica • Quantidade de oxigênio requerida para a oxidação química da matéria orgânica carbonácea • Oxidação das frações biodegradável e inerte DQO • Dicromato de Potássio • 2 a 3 horas de duração • Baixa DQO/DBO5: fração biológica alta • Alta DQO/DBO5: fração inerte alta
- 14. 14 27 Oxigênio Dissolvido • Origem Natural • Dissolução do oxigênio atmosférico • Função da Altitude e Temperatura • Nível do mar, 20°C: 9,2 mg/L • Coeficiente de Reoxigenação (K2) • Difusão molecular • Difusão turbulenta 28 Oxigênio Dissolvido Produção por organismos fotossintéticos Inserção de OD por aeração artifical
- 15. 15 29 Oxigênio Dissolvido • Efeitos • 4,0 < O2 < 5,0 mg/L: morte peixes + exigentes • O2 2,0 mg/L: morte de todos os peixes • O2 = 0 mg/L: anaerobiose (cheiro de “ovo podre”) distância OD Matéria orgânica ? 30 Nitrogênio • Origem Natural • Decomposição da matéria orgânica animal e vegetal • Excretas de animais • Origem Antropogênica • Águas residuárias • Fertilizantes • Nitrogênio Amoniacal • Decomposição do nitrogênio orgânico Amônia ionizada (NH4 +): pH < 7 Amônia livre (NH3): pH > 7 TÓXICO • Nitrogênio Orgânico • Sólidos dissolvidos e particulados • Proteína animal e vegetal • Aminoácidos e uréia
- 16. 16 31 Fósforo • Origem Natural • Decomposição de matéria orgânica animal e vegetal • Excretas de animais • Origem Antropogênica • Águas residuárias • Fertilizantes • Indústria de limpeza e de detergentes • Efeitos • Nutriente limitante • 1 g alga (C106H180O45N15P): 0,013g P • 1 g P: 77 g alga • EUTROFIZAÇÃO 32 Eutrofização
- 17. 17 33 Micropoluentes Orgânicos • Compostos orgânicos sintéticos: persistentes a biodegradação bioquímica • Detergentes • Sulfonatos de Alquilabenzeno (recalcitrantes) • Formação de espuma • Agrotóxicos (praguicidas, inseticidas, herbicidas) • Organoclorados • Organofosforados • Fenóis • Metais pesados • Efluentes industriais, mineração, garimpo, agricultura, etc… 34
- 18. 18 35 Qualidade da Água 36 Qualidade da Água – Conceitos
- 19. 19 37 Qualidade da Água – Conceitos 38 Qualidade da Água – Conceitos CONCLUSÃO “A boa (ou má) qualidade da água é função dos usos que sejam exercidos” Processo Industrial Comunidade Aquática Abastecimento Público