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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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 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


• 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


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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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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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