qualidade e paramentros -
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Sistema ÁguaSistema Água
UNINORTEDepartamento de Engenharia
Engenharia Ambiental
ÁGUA: ASPECTOS QUALITATIVOS E MARCOS REGULATÓRIOS
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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
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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
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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
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Sólidos em Suspensão
Classificação da partícula sólida• Dimensão• Sedimentabilidade• Características Químicas
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
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Sólidos em Suspensão
Origem Antropogênica• Poluição por ETAs
Efeitos• Assoreamento• Turbidez, cor, transparência• Função da composição química
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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
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Sólidos em Suspensão
• Sólidos Coloidais e Dissolvidos (< 0,001 mm)
• Sólidos Suspensos Particulados (> 0,001 mm)
Determinação das Dimensões dos Sólidos1. Filtração em membrana2. Secagem à 105C
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Sólidos em Suspensão - SedimentabilidadeClassificação em Função da Sedimentabilidade
1. Sedimentação durante 1h em Cone Imhoff2. Leitura (Sólidos Sedimentáveis)
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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
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Sólidos em Suspensão Classificação em Função das Características Químicas1. Calcinação a 600C2. Sólidos orgânicos (voláteis) ou inorgânicos (fixos)
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Sólidos em Suspensão Classificação em Função das Características Químicas1. Calcinação a 600C2. Sólidos orgânicos (voláteis) ou inorgânicos (fixos)
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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
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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)
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Distribuição de tamanho de partículas
“Contaminantes encontrados em água e esgoto são partículas ouserão transformados em partículas antes de sua remoção final.”
“As operações e processos unitários usados no saneamento sãoinfluenciados pela distribuição de tamanho das partículas, demodo que, seja em operações ou processos de separação sólido-líquido, seja na degradação biológica de matéria orgânica, oconhecimento da distribuição de tamanho de partículas podecontribuir para a escolha e o aperfeiçoamento das tecnologiasde tratamento e para a adoção de procedimentos operacionaisapropriados”.
Santos et al. (2004)
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Tratamento de água: Coagulação e Floculação
Distribuição de tamanho de partículas
Freq
üênc
ia re
lativ
a
Água bruta Água coagulada Água floculada
Diâmetro crítico
dp > dcPartículas sedimentáveis
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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)
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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
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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
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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
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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
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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
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Matéria Orgânica• Sólidos Orgânicos = Sólidos Voláteis
• Particulado (filtrado)• Dissolvido
ProteínasAnimal e vegetalC, H, N, O, S, Fe
CarboidratosAçucar, amido…
C, H, O
LipídeosGraxas, óleos…
complexo
Uréia, Surfactantes, Compostos Aromáticos, Pesticidas, etc…
• Origem Natural• Animal e Vegetal
• Origem Antropogênica• Águas residuárias
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Matéria Orgânica• Efeitos• Aumenta demanda de O2 (crescimento de microrganismos)• Coeficiente de decomposição da M.O.• Coeficiente de “Reoxigenação (K2)”
distância
OD
Matéria orgânica
?
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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)
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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
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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
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Oxigênio Dissolvido
Produção por organismos
fotossintéticosInserção de OD por
aeração artifical
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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
?
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Nitrogênio• Origem Natural• Decomposição da matéria
orgânica animal e vegetal• Excretas de animais
• Origem Antropogênica• Águas residuárias• Fertilizantes
• Nitrogênio Amoniacal• Decomposição do nitrogênio
orgânicoAmônia ionizada (NH4
+): pH < 7Amônia livre (NH3): pH > 7
TÓXICO
• Nitrogênio Orgânico• Sólidos dissolvidos e
particulados• Proteína animal e vegetal• Aminoácidos e uréia
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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
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Eutrofização
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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…
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Qualidade da Água
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Qualidade da Água – Conceitos
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Qualidade da Água – Conceitos
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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
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