1 1 Sistema Água Sistema Água UNINORTE Departamento de Engenharia Engenharia Ambiental ÁGUA: ASPECTOS QUALITATIVOS E MARCOS REGULATÓRIOS 2 CONSTITUINTES DA ÁGUA • SÓLIDOS DISSOLVIDOS IONIZADOS • GASES DISSOLVIDOS • COMPOSTOS ORGÂNICOS DISSOLVIDOS • MATÉRIA EM SUSPENSÃO: SÓLIDOS, MICROORGANISMOS E COLÓIDES QUANTIDADE E NATUREZA DOS CONSTITUINTES • TIPO DE SOLO • CONDIÇÕES CLIMÁTICAS • GRAU DE POLUIÇÃO Variação sazonal
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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
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