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Tratamento deÁgua e Efluentes 2º. Sem./2010 Eng.Ambiental
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ProgramaI UNIDADE  Introdução – Histórico – Panorama  Caracterização das Águas e Esgotos  Princípios Químicos, Físicos ...
Nesta Aula Veremos ... Características das Águas Parâmetros Físicos Parâmetros Químicos Parâmetros Biológicos
Características ÁguaParâmetros de Qualidade                          5
cor                  Turbidez                  sólidos                                 Físicas              Temperatura   ...
Cor                                                               Turbidez                                                ...
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Características Água                                Parâmetros Físicos              Recomendações:              Processos ...
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Características Água     Eutrofização                       48
Características Água                               Parâmetros Químicos                     Cite exemplos de aplicação do p...
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Características Água                 Parâmetros BiológicosEntre os organismos que podem ser encontrados na água:   Microo...
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Características Água                                        Parâmetros BiológicosColiformes Totais e Fecais               ...
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Características Água                      Parâmetros Biológicos  Microrganismos Presentes nos Esgotos Domésticos          ...
Características Água                   Parâmetros BiológicosPortaria MS518/2004Padrãomicrobiológicode potabilidadeda água ...
Onde Estudar a Aula de HojeNos Livros• Von Sperling, Marcos – Introdução a Qualidadedas Águas – Editora UFMG 3ª. Ed ( Cap....
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Aula 03 - Caracterização das águas (parte 2)

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  1. 1. Tratamento deÁgua e Efluentes 2º. Sem./2010 Eng.Ambiental
  2. 2. 2
  3. 3. ProgramaI UNIDADE  Introdução – Histórico – Panorama  Caracterização das Águas e Esgotos  Princípios Químicos, Físicos e Biológicos do TA  Interpretação de Análises e Elaboração de Laudos  Considerações Projetos e Técnicas de Tratamento  Tecnologia para Tratamento de Água  Parâmetros de controle de qualidade de Água  Legislação Aplicada e Padrões 3
  4. 4. Nesta Aula Veremos ... Características das Águas Parâmetros Físicos Parâmetros Químicos Parâmetros Biológicos
  5. 5. Características ÁguaParâmetros de Qualidade 5
  6. 6. cor Turbidez sólidos Físicas Temperatura Sabor e Odor Ph Acidez 1 Alcalinidade dureza Sulfato Sulfeto Cloreto 2 Cianeto Nitrogênio Fósforo Parâmetros Ferro Metais pesados 3 Químicas Cloro residual Características Água fluoreto Parâmetros de Qualidade OD MO DTO 4 DQO DBO Óleos/Graxas Fenóis6
  7. 7. Cor Turbidez Temperatura Cloro livre residual Colorimetria Fluoretos Alumínio pH Dureza Alcalinidade Total Análises Físico-Químicas Características Água Cloretos TitulometriaAdaptado: Manual Prático de Análise de Água (FUNASA-MS) Gás Carbônico Parâmetros Físicos Parâmetros Químicos7
  8. 8. Características Água Parâmetros de Qualidade Cor; Turbidez; Sabor e odor; Temperatura; Sólidos em suas diversas frações. Fornecem indicações preliminares importantes para a caracterização da Equipamentos para realização dos ensaios físicosqualidade química da água 8
  9. 9. Características Água Parâmetros Físicos Conceito: Responsável pela coloração da água Forma: presença sólidos dissolvidos (orgânicos e inorgânicos)COR Origem Natural: decomposição da matéria orgânica, Fe e Mncor Origem Antrópica: resíduos industriais e esgotos domésticos Importância: Natural – não representa risco a saúde, Industrial – pode ou não apresentar toxidade Utilização: caracterização de águas de abastecimento bruta e tratada Unidade: uC (unidade de cor) ou uH (unidade Hazen = mg Pt-Co/L) 9
  10. 10. Características Água Parâmetros Físicos Interpretação dos Resultados Deve-se distinguir entre cor aparente e cor verdadeira. No valor da cor aparente pode estar incluída uma parcela devida a turbidez da água. Quando esta é removida por centrifugação, obtém-se a cor verdadeira. COR Para tratamento e abastecimento público de água:cor (a) águas com cor acima de 15 uC, podem ser detectadas em um copo d’água pela maioria dos consumidores; (b) cor na água bruta: valores < a 5 uC, geralmente dispensam coagulação química, valores > 25 uC usualmente requerem a coagulação seguida de filtração; (c) águas com cor elevada implicam em um mais delicado cuidado operacional do tratamento e (d) ver padrão de Potabilidade = 15 uC. Para corpos d’água: ver padrão para corpos d’água. 10
  11. 11. Características Água Parâmetros Físicos Métodos de Análise Colorímetros (filtros)cor Espectrofotômetros (monocromador) Comparação visual (Pt-Co) 11
  12. 12. Características Água Parâmetros Físicoscor 12
  13. 13. Características Água Parâmetros Físicos Conceito: representa o grau de interferência com a passagem da luz, através da água (aparência turva)Turbidez Forma: sólidos em suspensão Origem Natural: partículas de rocha, argila e silteturbidez Origem Antrópica: despejos domésticos, industriais, microrganismos e erosão Importância: Natural – não traz inconveniente (abrigo microrganismo). Antrópica – pode ser compostos tóxicos ou microrganismos patogênicos Utilização: caracterização de águas de abastecimento bruta e tratada e controle operacional da ETA Unidade: uT (unidade de turbidez) 13
  14. 14. Características Água Parâmetros Físicos Interpretação dos Resultados Para tratamento e abastecimento público de água: (a) águas com turbidez = 10 uT (ligeira nebulosidade), com turbidez = 500 Turbidez uT (praticamente opaca);turbidez (b) Água bruta com turbidez < 20 uT (filtração lenta, sem coagulação), valores > 50 uT (requer coagulação ou pré-filtro grosseiro); (c) Padrão de potabilidade – variável em função da origem da água e do tipo de tratamento. Para corpos d’água: ver padrão para corpos d’água. 14
  15. 15. Características Água Parâmetros Físicos Média geométrica mensal da Turbidez da água bruta afluente a uma estação brasileira de médio porteTurbidez (uT) 400 300 200 100 0 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez 15
  16. 16. Características Água Parâmetros Físicosturbidez Turbidimetro (portátil) 16
  17. 17. Características Água Parâmetros Físicosturbidez 17
  18. 18. Características Água Parâmetros Físicos Conceito: O sabor é a interação entre o gosto (salgado, doce, azedo e amargo) e o odor (sensação olfativa) Forma: sólidos em suspensão, sólidos dissolvidos e gases dissolvidosSabor e odor Origem Natural: MO em decomposição, microrganismos e gases (H2S) Origem Antrópica: despejos domésticos e industriais e gases Importância: A princípio não representa riscos à saúde, é a maior causa de reclamação dos consumidores. Valores elevados podem indicar presença de substâncias perigosas Utilização: caracterização de águas de abastecimento bruta e tratada Unidade: concentração limite mínima detectável 18
  19. 19. Características Água Parâmetros Físicos Interpretação dos Resultados Na interpretação dos resultados, são importantes a identificação e a vinculação com a origem do sabor.Sabor e odor Para tratamento e abastecimento público de água: Ver padrão de potabilidade (odor e gosto são considerados “não objetiváveis”). 19
  20. 20. Características Água Parâmetros Físicos Conceito: Medição da intensidade de calor Origem Natural: calor por radiação, condução e convecção (atmosfera e solo)Temperatura Origem Antrópica: Águas de torres de resfriamento e despejos industriais Importância: (a) > Temperatura  > taxa das reações; (b) > Temperatura  diminui a solubilidade dos gases (ex.: OD); (c) > Temperatura  > taxa de transferência dos gases (pode gerar mau cheiro) Utilização: caracterização de corpos d’água e águas residuárias brutas Unidade: oC 20
  21. 21. Características Água Parâmetros Físicos Interpretação dos Resultados Para corpos d’água: A temperatura deve ser analisada em conjunto com outros parâmetros, taisTemperatura com oxigênio dissolvido. Para tratamento de águas residuárias: (a) A temperatura deve proporcionar condições para as reações bioquímicas de remoção de poluentes. - Psicrofílica – entre 5 e 15 °C - Mesofílica – entre 15 a 38 °C - Termofílica – entre 45 e 60 °C (b) Ver padrão de lançamento de Efluentes 21
  22. 22. Características Água Parâmetros Físicos Recomendações: Processos Industriais:Temperatura A temperatura de efluentes industriais pode ser reduzida através do emprego de torres de resfriamento. Qualquer outro processo que provoque aumento da superfície de contato ar/água pode ser usado, como aspersores, cascateamento, etc.. Em muitos casos, apenas o tempo de detenção hidráulico dos efluentes em tanques de equalização é suficiente para promover a redução desejada de temperatura. 22
  23. 23. Características Água Parâmetros Físicos Conceito: Sólidos nas águas correspondem a toda matéria que permanece como resíduo, após evaporação, secagem ou calcinação daSólidos em Água amostra a uma temperatura pré-estabelecida durante um tempo fixado. Em linhas gerais, as operações de secagem, calcinação e filtração são as que definem as diversas frações de sólidos presentes na água (sólidos totais, em suspensão, dissolvidos, fixos e voláteis). Frações dos sólidos: a) Sólidos Totais (ST): Resíduo que resta na cápsula após a evaporação em banho-maria de uma porção de amostra e sua posterior secagem em estufa a 103-105°C até peso constante. Também denominado resíduo total. b) Sólidos em suspensão (ou sólidos suspensos) (SS): 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. Também denominado resíduo não filtrável (RNF). 23
  24. 24. Características Água Parâmetros Físicos Frações dos sólidos (continuação): c) Sólidos Voláteis (SV): é a porção dos sólidos (sólidos totais, suspensosSólidos em Água ou dissolvidos) que se perde após a ignição ou calcinação da amostra a 550-600°C, durante uma hora para sólidos totais ou dissolvidos voláteis ou 15 minutos para sólidos em suspensão voláteis, em forno mufla. Também denominado resíduo volátil. d) Sólidos Fixos (SF): É a porção dos sólidos (totais, suspensos ou dissolvidos) que resta após a ignição ou calcinação a 550-600°C após uma hora (para sólidos totais ou dissolvidos fixos) ou 15 minutos (para sólidos em suspensão fixos) em forno mufla. Também denominado resíduo fixo. e) Sólidos Sedimentáveis (SSed): É a porção dos sólidos em suspensão que se sedimenta sob a ação da gravidade durante um período de uma hora, a partir de um litro de amostra mantida em repouso em um cone Imhoff. 24
  25. 25. Características Água Parâmetros Físicos Importância: As determinações dos níveis de concentração resultam em um quadro geralSólidos em Água da distribuição das partículas com relação ao tamanho (sólidos em suspensão e dissolvidos) e com relação à natureza (fixos ou minerais e voláteis ou orgânicos). Este quadro não é definitivo para se entender o comportamento da água em questão, mas constitui-se em uma informação preliminar importante. No controle operacional de sistemas de tratamento de esgotos e efluentes, em processos biológicos aeróbios e anaeróbios as concentrações tem sido utilizadas para se estimar a concentração de microrganismos decompositores da matéria orgânica. As concentrações de sólidos em suspensão são medidas importantes no controle de decantadores e outras unidades de separação de sólidos. Constituem parâmetro utilizado em análises de balanço de massa 25
  26. 26. Características Água Parâmetros Físicos ST - 1000 mg/LSólidos em Água SS – 350 SD – 650 mg/L mg/L SSF – 50 SDF – 400 mg/L mg/L SSV – 300 SDV – 250 Sólidos sedimentáveis mg/L mg/L sedimentação em cone Esgoto Doméstico - Fonte: von Imhoff após 1h Sperling (1996) 26
  27. 27. S. Sed. SSV SS ST (evaporação e secagem) Filtração, SSF evaporação e secagem Determinados em laboratório SDVSólidos em Água STD Calculados por diferença SDF SSV STV Filtração, SDV evaporação e secagem SSF SF SDV Adaptado: Qualidade das Águas e Poluição: Roque Passos (2006) 27
  28. 28. Características Água Parâmetros FísicosQuestões Propostas Qual a diferença entre cor e turbidez ? Qual a diferença entre cor real (verdadeira) e cor aparente? Dê exemplos de partículas que provocam cor real nas águas Dê exemplos de partículas que provocam turbidez nas águas Qual a importância do parâmetro cor nos estudos de controle da poluição das águas naturais (rios, lagos, etc)? Qual a importância do parâmetro turbidez no controle operacional de uma estação de tratamento de água para abastecimento público? 28
  29. 29. Características Água Parâmetros de QualidadeOs principais parâmetros químicos: pH; Acidez; Alcalinidade; Dureza; Fe e Mn; Cloretos Nitrogênio e Fósforo Oxigênio dissolvido Matéria Orgânica Micropoluentes inorgânicos. Micropoluentes orgânicos espectofotômetro 29
  30. 30. Características Água Parâmetros Químicos Conceito: pH = - log [H+]  faixa 0 a 14 Origem Natural: dissolução rochas, absorção gases da atmosfera, oxidação da matéria orgânica e fotossínteses Origem Antrópica: despejos domésticos e industriaispH Importância: (a) não tem implicação em termos de saúde pública (exceção para valores extremos); (b) É importante em diversas etapas do tratamento (coagulação, desinfecção, controle da corrosividade, remoção da dureza); (c) pH baixo: potencial corrosivo (agressividade nas tubulações); (d) pH alto: possibilidade de incrustação nas tubulações Utilização: caracterização águas abastecimento brutas e tratadas, de águas residuárias brutas, controle da operação da ETA (coagulação e incrustação/corrosividade) e controle da operação da ETE (digestão anaeróbica) 30
  31. 31. Características Água Parâmetros Químicos Interpretação dos Resultados Para tratamento e abastecimento público de água: (a) ≠ pHs  ≠ faixas de atuação ótima de coagulantes; (b) frequentemente o pH precisa ser corrigido (antes e depois) da adição dos químicos; (c) a variação do pH afeta o equilíbrio de compostos químicos Para tratamento de águas residuárias:pH (a) Valores de pH afastados de 7 (neutro), tendem a afetar as taxas de crescimento dos microrganismos; (b) a variação do pH afeta o equilíbrio de compostos químicos; (c) valores de pH elevados possibilita preciptação de metais; Para corpos d’água: (a) Valores de pH elevados podem estar associados à proliferação de algas; (b) valores elevados ou baixos podem indicar presença de efluentes industrias; (c) a variação do pH afeta o equilíbrio de compostos químicos 31
  32. 32. Características Água Parâmetros Químicos 12 11Faixas de pH 10 10 9 8,5 8 8 7 6 6 5 5 4 4 2 0 peixes FeCl2 Al2(SO4) FeSO4 depuração Adaptado: Monografia – Analise das Condições Operacionais de ETE (Nelson Virgilio) 32
  33. 33. Características Água Parâmetros Químicos Conceito: capacidade da água em resistir às mudanças de pH causadas pelas bases fortes, devido à presença de ácidos fortes, ácidos fracos e sais que apresentam caráter ácido (sulfato de alumínio, cloreto férrico, cloreto de amônio, por exemplo. É devida principalmente à presença de CO2 livre (pH entre 4,5 e 8,2).Acidez Origem Natural: CO2 absorvido da atmosfera ou resultado da decomposição da matéria orgânica e gás sulfídrico. Origem Antrópica: despejos industriais (ácidos minerais ou orgânicos); passagem da água por minas abandonadas, vazadouros de mineração e borras de minério. Importância: (a) Tem pouca importância sanitária (b) Águas com acidez mineral são desagradáveis ao paladar, (c) Responsável pela corrosão de tubulações e materiais 33
  34. 34. Características Água Parâmetros Químicos Utilização mais frequente: Caracterização de águas de abastecimento (inclusive industriais) brutas e tratadas Unidade: mg/L de CaCO3 (também em miliequivalentes/L = equivalente/m3)Acidez Interpretação dos Resultados: Em termos de tratamento e abastecimento público de água: - O teor de CO2 livre (diretamente associado à acidez), a alcalinidade e o pH estão inter-relacionados - pH > 8,2: ausência de CO2 livre - pH entre 4,5 e 8,2: acidez carbônica - pH < 4,5: acidez por ácidos minerais fortes (usualmente resultantes de despejos industriais) 34
  35. 35. Características Água Parâmetros Químicos Conceito: capacidade da água em resistir às mudanças de pH causadas pelos ácidos fortes, devido à presença de bases fortes, fracas e sais que apresentam caráter básico (bicarbonatos – HCO3-, carbonatos – CO3-, e os hidróxidos (OH-). Capacidade de resistir as mudanças de pH – capacidade tampãoAlcalinidade Origem Natural: Dissolução de rochas, reação do CO2 com a água (CO2 advindo da atmosfera ou da decomposição da matéria orgânica). Origem Antrópica: Despejos industriais Importância: (a) Água potável: Não tem significado sanitário, mas em elevadas concentrações confere um gosto amargo para a água; (b) Tratamento de água: relacionada com a coagulação, redução de dureza e prevenção da corrosão em tubulações (c) Tratamento esgoto: a redução do pH pode afetar os microrganismos 35
  36. 36. Características Água Parâmetros Químicos Utilização mais frequente: Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas. Controle da operação de estações de TA (coagulação e grau de incrustabilidade e corrosividade)Alcalinidade Unidade: mg/L de CaCO3 (também em miliequivalentes/L = equivalente/m3) Interpretação dos Resultados: Em termos de tratamento e abastecimento público de água: - a alcalinidade, o pH e o teor de CO2 estão inter-relacionados - pH > 9,4: hidróxidos e carbonatos - pH entre 8,3 e 9,4: carbonatos e bicarbonatos - pH entre 4,4 e 8,3: apenas bicarbonatos Em termos de Tratamento de Águas Residuárias: - Pode afetar a taxa de crescimento dos microrganismos responsáveis pela oxidação (como na nitrificação) 36
  37. 37. Características Água Parâmetros Químicos Conceito: Concentração de cátions multimetálicos em solução. Os cátions mais frequentemente associados à dureza são Ca2+ e Mg2+. Em condições de supersaturação, os cátions reagem com ânions da água, formando preciptados. Pode ser dureza carbonatada (HCO3- e CO32-) e dureza não carbonatada (outros ânions, como Cl- e SO42-) Origem Natural: Dissolução de minerais contendo cálcio e magnésio, ex.:Dureza rochas calcárias. Origem Antrópica: Despejos industriais Importância: (a) Não há evidências de que a dureza cause problemas sanitários; (b) Pode ter efeito laxativo; (c) Reduz formação de espuma (maior consumo de sabão) (d) Incrustações nas tubulações de água quente, caldeiras e aquecedores 37
  38. 38. Características Água Parâmetros Químicos Utilização mais frequente: Caracterização de águas de abastecimento (inclusive indústrias) brutas e tratadas Unidade: mg/L de CaCO3 (também em miliequivalentes/L = equivalente/m3)Dureza Interpretação dos Resultados: Em termos de tratamento e abastecimento público de água: - Dureza < 50 mg/L CaCO3: água mole - Dureza entre 50 e 150 mg/L CaCO3: dureza moderada - Dureza entre 150 e 300 mg/L CaCO3: água dura - Dureza > 300 mg/L CaCO3: água muito dura - Padrão de Potabilidade (≤ 500 mg/L) 38
  39. 39. Características Água Parâmetros Químicos Média mensais da Dureza da água bruta afluenteDureza mg/L CaCO3 a uma estação brasileira de médio porte 100 80 60 40 20 0 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Fonte: Libânio, Marcelo – Tratamento de Água 39
  40. 40. Características Água Parâmetros Químicos Conceito: presentes nas formas insolúveis (Fe3+ e Mn4+) numa grande quantidade de tipos de solos. Na ausência de OD (água subterrâneas e fundo lagos) se apresentam na forma solúvel reduzida (Fe2+ e Mn2+). Caso a forma reduzida seja exposta ao ar atmosférico, o Fe e Mn voltam a forma insolúvel, preciptando, causando cor na água e manchando roupas na lavag Origem Natural: Dissolução de compostos do soloFe / Mn Origem Antrópica: Despejos industriais Importância: (a) Tem pouco significado sanitário nas concentrações usualmente encontradas nas águas naturais; (b) Em pequenas concentrações causam problemas de cor na água; (c) Em certas concentrações podem causar sabor e odor (mas, nessas concentrações, o consumidor já teria rejeitado a água, devido à cor) 40
  41. 41. Características Água Parâmetros Químicos Utilização mais frequente: Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas Unidade: mg/LFe / Mn Interpretação dos Resultados: Em termos de tratamento e abastecimento público de água: - Ver padrão de potabilidade (= 0,3 mg/L Ferro e 0,1 mg/L Manganês) Em termos de tratamento e abastecimento de águas residuárias - Ver padrão de lançamento Em termos dos corpos d’água - Ver padrão dos corpos d’água 41
  42. 42. Características Água Parâmetros Químicos Conceito: Todas as águas naturais, em maior ou menor escala, contêm íons resultantes da dissolução de minerais. Os cloretos (Cl-) são advindos da dissolução de sais (ex.: cloreto de sódio) Origem Natural: Dissolução de minerais e intrusão de águas salinasCloretos Origem Antrópica: Despejos domésticos, industriais e águas utilizadas em irrigação Importância: Em determinadas concentrações imprime um sabor salgado à água; 42
  43. 43. Características Água Parâmetros Químicos Utilização mais frequente: Caracterização de águas de abastecimento brutas e de esgotos tratados usados para irrigação Unidade: mg/LCloretos Interpretação dos Resultados: Em termos de tratamento e abastecimento público de água: - Ver padrão de potabilidade (= 250 mg/L) Em termos dos corpos d’água - Ver padrão dos corpos d’água 43
  44. 44. Características Água Parâmetros Químicos Conceito: Dentro do ciclo do nitrogênio na biosfera, este se alterna entre várias formas e estado de oxidação. No meio aquático, o nitrogênio pode ser encontrado nas seguintes formas: (a) nitrogênio molecular (N2), escapando para atmosfera, (b) nitrogênio orgânico (dissolvido ou em suspensão), (c) amônia (livre NH3 e ionizada NH4+), (d) nitrito e (e) nitratoNitrogênio Origem Natural: Proteínas e compostos biológicos. Nitrogênio de composição celular de microrganismos Origem Antrópica: Despejos domésticos, industriais, excrementos animais e fertilizantes Importância: (a) O nitrogênio na forma de nitrato esta associado a doenças (bebê azul); (b) O nitrogênio é indispensável para crescimento de algas, quando em altas concentrações em lagos ou represas pode causar a eutrofização; (c) Nos processo bioquímicos NH3  NO2-  NO3- ocorre consumo de OD (pode alterar a vida aquática) 44
  45. 45. Características Água Parâmetros Químicos Utilização mais frequente: Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas, de águas residuárias brutas e tratadas e de corpos d’água Unidade: mg/LNitrogênio Interpretação dos Resultados: Em termos de tratamento e abastecimento público de água: - Ver padrão de potabilidade (= 10 mg/L nitrato e 1 mg/L nitrito) Em termos de tratamento de águas residuárias - É necessário um adequado balanço C:N:P no esgoto para o desenvolvimento dos microrganismos (cerca de 100:5:1 em termos de DBO:N:P) - Ver padrão de lançamento (amônia) Em termos dos corpos d’água - Ver padrão dos corpos d’água (amônia, nitrito, nitrato e, em certas condições nitrogênio total) 45
  46. 46. Características Água Parâmetros Químicos Conceito: O fósforo na água apresenta-se principalmente nas formas de ortofosfato, polifosfato e fósforo orgânico. Os ortofosfatos são diretamente disponíveis para o metabolismo biológico sem necessidade de converções a formas mais simples. As formas em que os ortofosfatos se apresentam na água (PO43-, HPO42-, H2PO4-, H3PO4) dependem do pH, sendo a mais comum na faixa usual de pH o HPO42-. Os polifosfatos são moléculas mais complexas com dois ou mais átomos de fósforo.Fósforo Origem Natural: dissolução de compostos do solo, decomposição da MO e fósforo de composição celular de microrganismos. Origem Antrópica: Despejos domésticos, industriais, detergentes, excrementos animais e fertilizantes Importância: (a) Não apresenta problemas de ordem sanitária nas águas abastecimento; (b) Seu excesso pode conduzir a um crescimento exagerado de microrganismos (eutrofização); 46
  47. 47. Características Água Parâmetros Químicos Utilização mais frequente: Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas de águas residuárias brutas e tratadas e de corpos d’água Unidade: mg/L Interpretação dos Resultados:Fósforo Em termos de tratamento e abastecimento público de água: - Ver padrão de potabilidade (= 10 mg/L nitrato e 1 mg/L nitrito) Em termos de tratamento de águas residuárias - É necessário um adequado balanço C:N:P no esgoto para o desenvolvimento dos microrganismos (cerca de 100:5:1 em termos de DBO:N:P) - Ver padrão de lançamento (amônia) Em termos dos corpos d’água - Ver padrão dos corpos d’água (amônia, nitrito, nitrato e, em certas condições nitrogênio total) 47
  48. 48. Características Água Eutrofização 48
  49. 49. Características Água Parâmetros Químicos Cite exemplos de aplicação do pH em ETAs, ETEs e em lagoQuestões Propostas eutrofizado ? Pode uma água natural conter acidez e alcalinidade ao mesmo tempo ? Qual a principal forma em que a dureza pode ser introduzida nas águas naturais? Quais as principais fontes de nitrogênio nas águas naturais? Por que tratar esgotos sanitários pode ser insuficiente para controlar a eutrofização de determinada água natural? 49
  50. 50. Características Água Parâmetros Químicos Conceito: O O2 dissolvido (OD) é de essencial importância para os organismos aeróbios (que vivem na presença de O2). Durante aOxigênio Dissolvido estabilização da MO, as bactérias fazem uso do O2 nos processos respiratórios, podendo vir a causar uma redução da sua concentração no meio. Dependendo da magnitude deste fenômeno, podem vir a morrer diversos seres aquáticos, inclusive os peixes. Caso o O2 seja totalmente consumido, tem-se as condições anaeróbias (ausência de O2), com possível geração de maus odores. Origem Natural: dissolução do oxigênio atmosférico e produção pelos organismos fotossintéticos. Origem Antrópica: Introdução pela aeração artificial e produção de organismos fotossintetizantes (eutrofização) Importância: (a) O O2 dissolvido é vital para os seres aquáticos aeróbicos; (b) O O2 dissolvido é o principal parâmetro de caracterização dos efeitos da poluição das águas por despejos orgânicos; 50
  51. 51. Características Água Parâmetros Químicos Utilização mais frequente: Controle operacional de estações de tratamento de esgoto e caracterização de corpos d’água.Oxigênio Dissolvido Unidade: mg/L Interpretação dos Resultados: Em termos de tratamento de águas residuárias: - É necessário um teor mínimo de OD (>1 mg/L) nos reatores dos sistemas aeróbios Em termos dos corpos d’água - A solubilidade do OD varia com a altitude e a temperatura. Nível do mar a 20º C a conc. de saturação = 9,2 mg/L - Valores OD >> à saturação: são indicativos da presença de algas (fotossíntese, com geração de oxigênio puro); - Valores OD << à saturação: são indicativos da presença de MO (esgoto) - Com OD em torno de 4-5 mg/L morrem os peixes mais exigentes; com OD = 2 mg/L praticamente todos estão mortos, com OD = 0 mg/L (condição anaeróbica) 51
  52. 52. Características Água Parâmetros Químicos Conceito: A matéria orgânica presente nos corpos d’água e nos esgotos é uma característica de primordial importância, sendo a causadora do principal problema de poluição das águas: o consumo de OD pelosMatéria Orgânica microrganismos nos seus processos metabólicos de utilização e estabilização da MO. Os principais componentes orgânicos são as proteínas, os carboidratos, a gordura e os óleos, além da uréia, surfactantes, fenóis, pesticidas e outros em menor quantidade. A matéria carbonácea (carbono orgânico) divide-se em: (a) não biodegradável (em suspensão e dissolvida) e (b) biodegradável (em suspensão e dissolvida). Normalmente utiliza-se métodos indiretos para quantificação da MO ou do seu potencial poluidor, visto que seria muito complexo a determinação de cada um dos seus componentes. Existem duas principais categorias: (a) Medição do consumo de oxigênio (Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO; Demanda Química de Oxigênio – DQO e (b) Medição do Carbono Orgânico (Carbono Orgânico Total – COT). A DBO e a DQO são parâmetros tradicionalmente mais utilizados. Origem Natural: MO vegetal e animal e microrganismos Origem Antrópica: Despejos domésticos e industrias 52
  53. 53. Características Água Parâmetros Químicos Os parâmetros, Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO e Demanda Química de Oxigênio – DQO expressam a presença da matéria orgânica.Matéria Orgânica Ambos indicam a magnitude do consumo de oxigênio (em mg/L) pelas bactérias na estabilização da matéria orgânica A determinação da DBO, realiza-se a partir da diferença na concentração de OD em amostra de água em um período de 5 dias e temperatura de 20º C (DBO5) A DQO é obtida por titulação química e o resultado sai em menos de 3 h, sendo utilizado como parâmetro no monitoramento de estação de tratamento de esgoto Se uma amostra de água apresentar DBO de 10 mg/L significa que serão necessárias 10 mg de OD para estabilizar a MO biodegradável contida em 1 litro de amostra, em um período de 5 dias a 20º C 53
  54. 54. Características Água Parâmetros Químicos Utilização mais frequente: Controle de águas residuárias brutas e tratadas e caracterização de corpos d’água.Matéria Orgânica Unidade: mg/L Interpretação dos Resultados: Em termos de tratamento de águas residuárias: - A DBO dos esgotos domésticos esta em torno de 300 mg/L e DQO 600 mg/L - A DBO e DQO dos esgotos industriais variam amplamente, com o tipo de processo industrial - A DBO e DQO efluente do tratamento são função do nível e do processo de tratamento Em termos dos corpos d’água: - Ver padrão de Corpos d’água; Importância: A DBO e DQO retratam, de forma indireta, o teor de MO nos esgotos ou no corpo d’água, sendo, portanto uma indicação do potencial de consumo do OD 54
  55. 55. Características Água Parâmetros Químicos Conceito: Uma grande parte são tóxicos, em destaque os metais. Ex.: arsênio, cádmio, cromo, chumbo, mercúrio e prata. Os não metais: cianetos, flúor e outros.Micro inorgânicos Origem Natural: A origem natural é de menor importância Origem Antrópica: Despejos industriais, mineradoras, garimpo e agricultura. Importância: (a) Alguns elementos e compostos, em baixas concentrações, são nutrientes para seres vivos; (b) Vários nutrientes e compostos, em determinadas concentrações, são tóxicos para os habitantes dos ambientes aquáticos, para os consumidores da água e para os microrganismos responsáveis pelo tratamento biológico dos esgotos; 55
  56. 56. Características Água Parâmetros Químicos Utilização mais frequente: Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas, caracterização de águas residuárias brutas e tratadas eMicro inorgânicos caracterização de corpos d’água. Unidade: µg/L ou mg/L Interpretação dos Resultados: Em termos de tratamento e abastecimento público de água: - Ver padrão de Potabilidade (vários compostos – consultar tabelas) Em termos de tratamento de águas residuárias: - Em determinadas concentrações, podem causar inibição no tratamento biológico de esgotos; - Ver padrão de Lançamento; Em termos dos corpos d’água - Ver padrão de Corpos d’Água 56
  57. 57. Características Água Parâmetros Químicos Conceito: Alguns compostos orgânicos são resistentes à degradação biológica, não integrando os ciclos biogeoquímicos, e acumulando-se em determinado ponto do ciclo (interrompido). Entre estes, destacam-se osMicro Orgânicos defensivos agrícolas, alguns tipos de detergentes (ABS, com estrutura molecular fechada) e um grande número de produtos químicos. Uma grande parte desses compostos, mesmo em reduzidas concentrações, está associada a problemas de toxicidade. Origem Natural: vegetais com madeira (tanino, lignina, celulose, fenóis) Origem Antrópica: Despejos industriais, detergentes, processamento e refino de petróleo e defensivos agriculturas. Importância: (a) Os compostos orgânicos incluídos nesta categoria não são biodegradáveis; (b) Vários compostos, em determinadas concentrações, são tóxicos para os habitantes dos ambientes aquáticos, para os consumidores da água e para os microrganismos responsáveis pelo tratamento biológico dos esgotos; 57
  58. 58. Características Água Parâmetros Químicos Utilização mais frequente: Caracterização de águas de abastecimento brutas e tratadas, caracterização de águas residuárias brutas e tratadas e caracterização de corpos d’água.Micro Orgânicos Unidade: µg/L ou mg/L Interpretação dos Resultados: Em termos de tratamento e abastecimento público de água: - Ver padrão de Potabilidade (vários compostos – consultar tabelas) Em termos de tratamento de águas residuárias: - Ver padrão de Lançamento Em termos dos corpos d’água - Ver padrão de Corpos d’Água 58
  59. 59. Características Água Parâmetros BiológicosEntre os organismos que podem ser encontrados na água:  Microorganismos patogênicos o São introduzidos na água junto com a matéria fecal de esgotos sanitários. Podem ser de vários tipos: bactérias, vírus, protozoários e vermes. o Possuem sobrevivência limitada no meio o Sua existência é mostrada através de indicadores da presença de matéria fecal no líquido o As bactérias usadas como indicadores de poluição da água por matéria fecal são os coliformes 59
  60. 60. Características Água Parâmetros Biológicos Coliformes Totais Coliformes Fecais (Termotolerantes) Escherichia coli - constituí na espécie dominante de coliformes fecais . Streptococos fecais - Streptococos faecalis - homem; Streptococos bovis - gado bovino; Streptococos equinus - equinos Testes de Biotoxidade Comunidade Fitoplanctônica Algas tóxicas e cianotoxinas 60
  61. 61. Características Água Parâmetros BiológicosColiformes Totais e Fecais  Colifomes Totais - grande grupo de bactérias encontradas em vários ambientes, poluídos e não poluídos;  Coliformes Fecais - Bactérias indicadoras de resíduo do trato intestinal humano e de outros animais endotermos;
  62. 62. Características Água Parâmetros BiológicosE. Coli e Estreptococos fecais  Escherichia coli - constituí na espécie dominante de coliformes fecais.  Estreptococos fecais - Várias espécies ou variedades de estreptococos. Habitam o intestino de seres humanos e outros animais.  Ex: Streptococos faecalis - homem; Streptococos bovis - gado bovino; Streptococos equinus - equinos
  63. 63. Características Água Parâmetros Biológicos Microrganismos Presentes nos Esgotos Domésticos Brutos Microrganismos Contribuição per Concentração capita (org/hab.dia) (org/100mL) Bactérias totais 1012 – 1013 109 – 1010 Coliformes totais 109 – 1012 106 – 109 Coliformes fecais 108 – 1011 105 – 108Estreptococos fecais 108 – 109 105 – 106Cistos de protozoários < 106 < 103 Ovos de helmintos < 106 < 103 Vírus 105 – 107 102 – 104 Fonte: Arceivalla (1981).
  64. 64. Características Água Parâmetros BiológicosPortaria MS518/2004Padrãomicrobiológicode potabilidadeda água paraconsumohumano 64
  65. 65. Onde Estudar a Aula de HojeNos Livros• Von Sperling, Marcos – Introdução a Qualidadedas Águas – Editora UFMG 3ª. Ed ( Cap. 1 –Noções de Qualidade das Águas)• Telles D’Alkimin, Dirceu – Reúso da Água – Ed.Blucher (Cap. 3 – Qualidade da água)• Passos, Roque - Qualidade das Águas ePoluição: Aspectos Físico-Químicos - ABES
  66. 66. Na Próxima Aula Veremos ... Tratamento de Água Requisitos de Qualidade da Água IQA – como se calcula ? Composição do Esgoto Características dos Efluentes IQE – como se calcula ? Poluição das Águas Quantificação das Águas Poluidoras
  67. 67. Contato 67
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