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Aula 03 - Caracterização das águas (parte 2)
 

Aula 03 - Caracterização das águas (parte 2)

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    Aula 03 - Caracterização das águas (parte 2) Aula 03 - Caracterização das águas (parte 2) Presentation Transcript

    • Tratamento deÁgua e Efluentes 2º. Sem./2010 Eng.Ambiental
    • 2
    • 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
    • Nesta Aula Veremos ... Características das Águas Parâmetros Físicos Parâmetros Químicos Parâmetros Biológicos
    • Características ÁguaParâmetros de Qualidade 5
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • Características Água Parâmetros Físicos Métodos de Análise Colorímetros (filtros)cor Espectrofotômetros (monocromador) Comparação visual (Pt-Co) 11
    • Características Água Parâmetros Físicoscor 12
    • 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
    • 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
    • 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
    • Características Água Parâmetros Físicosturbidez Turbidimetro (portátil) 16
    • Características Água Parâmetros Físicosturbidez 17
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • Características Água Eutrofização 48
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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;
    • 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
    • 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).
    • Características Água Parâmetros BiológicosPortaria MS518/2004Padrãomicrobiológicode potabilidadeda água paraconsumohumano 64
    • 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
    • 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
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