Aula 04 - Interpretação de analises e elaboração de laudos

Tratamento de

Água e Efluentes

2º. Sem./2010

Eng.Ambiental

Programa

2

I 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

Nesta Aula Veremos ...

Interpretação de resultados de análises

físico-químicas para elaboração de

Laudos ou Pareceres de Qualidade de

Águas

Exemplos práticos

Questão proposta

Verificar o atendimento aos padrões exigido

pelas Legislações

Fornecer subsídios para o desenvolvimento de

laudos nos principais casos:

Estudo da consistência de resultados de

análise laboratorial;

Estudos da tratabilidade de águas para

abastecimento público e industrial e;

Estudo da biodegradabilidade de efluentes

líquidos predominantemente orgânico.

Interpretação e Laudos

Introdução

5

Interpretação

Consistência do Laudo

A coerência entre os valores

numéricos de resultados de

análise emitidos em laudos

pode ser investigada a partir

das correlações existentes

entre seus parâmetros.


Resultados de Análise

7


Forma Física

Características Parâmetros Sol. Susp. Sol. Dissol. Gases Dis.

Físicos Cor X

Turbidez X

Sabor e odor X X X

Químicos pH X X

Alcalinidade X

Acidez X X

Dureza X

Fe e Mn X X

Cloretos X

Nitrogênio e Fósforo X X

OD X

MO X X

Metais X X

Micro poluentes X

Biológicos Org. indicadores X

Algas X

Bactérias X Ad

ap

tad

o:

Intr

od

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Tra

tam

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e E

sg

oto

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arc

o V

on

Sp

erl

ing

(V

ol.1)

8


Principais Parâmetros

Caracterís-

ticas

Parâmetros Água p/ abastecimento Residuárias Naturais

superficial subterrânea

Bruta Trata Bruta Trata Bruta Trata Rio Lago

Químicos

Obs.:

(1) Durante o

tratamento

(2) Os micro-

poluentes

devem ser

analisados os

que possuem

alguma

justificativa

pH X X X X X X X

Alcalinidade X X X

Acidez X X

Dureza X

Ferro/Manganês X X X X

Cloretos X X X

Nitrogênio X X X X X X X

Fósforo X X X X X

Oxig. Dissolvido X(1) X X

Mat. Orgânica X X X X

Micropol. (inorg) X X X X X X(1) X X

Micropol. (org.) X X X X X X(1) X X

9


Principais Parâmetros

Caracterís-

ticas

Parâmetros Água p/ abastecimento Residuárias Naturais

superficial subterrânea

Bruta Trata Bruta Trata Bruta Trata Rio Lago

Físicos Cor X X X (1) X X X

Turbidez X X X X X X

Sabor e odor X X X X

Temperatura X X X X X

Biológicos Org. indicadores X X X X X X X X

Algas X X (2) X

Bactérias X (2)

Notas:

(1) Causada por Fe e Mn

(2) Durante o tratamento, para controle do processo

Adaptado: Introdução a Qualidade das Águas e ao

Tratamento de Esgoto: Marco Von Sperling (Vol.1)

10


Parâmetros de Qualidade

Cor;

Turbidez;

Sabor e odor;

Temperatura;

Sólidos em suas

diversas frações.

Equipamentos para realização dos ensaios físicos

Fornecem indicações

preliminares importantes

para a caracterização da

qualidade química da água

11

Pa

râm

etr

os

Fís

ico

s

É possível ter a somatória dos parâmetros sólidos fixos e sólidos voláteis maior que sólidos totais?

É possível ter a somatória dos parâmetros sólidos em suspensão e sólidos dissolvidos maior que sólidos totais?

É possível ter a somatória dos parâmetros sólidos em suspensão fixos e voláteis maior que sólidos em suspensão totais?

É possível ter a somatória dos parâmetros sólidos dissolvidos fixos e dissolvidos voláteis maior que sólidos dissolvidos totais?

É possível ter alta concentração de sólido em suspensão e turbidez baixa e vice-versa ?

É possível ter altas concentrações de sólidos sedimentáveis e baixas concentrações de sólidos em suspensão ?

É possível ter cor verdadeira elevada e baixa concentração de sólidos dissolvidos ?



N

N

N

N

N

N

N

12

Só

lid

os

em

Ág

ua

Adaptado: Qualidade das Águas e

Poluição: Roque Passos (2006)

Sólidos Totais

S. Sedimentáveis

S. Suspensos

voláteis fixos

S. Dissolvidos

voláteis fixos

Determinados em laboratório

Calculados por diferença



Filtração,

evaporação e

secagem

13

Só

lid

os

em

Ág

ua

Adaptado: Qualidade das Águas e

Poluição: Roque Passos (2006)

Sólidos Totais

S. Totais Voláteis

S. Susp. voláteis

S. Dissol. voláteis

S. Totais Fixos

S. Susp. fixos

S. Dissol. fixos

Determinados em laboratório

Calculados por diferença



Filtração,

evaporação e

secagem

14

Características Água

Parâmetros de Qualidade

Os principais parâmetros químicos:

pH;

Acidez;

Alcalinidade;

Dureza;

Fe e Mn;

Cloretos

Nitrogênio e Fósforo

Oxigênio dissolvido

Matéria Orgânica

Micropoluentes inorgânicos.

Micropoluentes orgânicos espectofotômetro

15

Parâ

metr

os Q

uím

ico

s

Ferro, Manganês e Cor: é possível ter elevadas concentrações de Fe e Mn e baixos valores de Cor ?

pH e Acidez: Não pode existir acidez em amostras com pH > de 8,3?

pH e Alcalinidade: Não existir alcalinidade em amostras com pH < 4,5?

Pode existir alcalinidade de bicarbonato em uma água que contenha alcalinidade de hidróxidos e vice-versa ?

A dureza total (expressão em CaCO3) pode ser calculada pela soma das concentrações dos íons de Ca e Mg expressos em mg/L ?

Alcalinidade e Dureza: A alcalinidade de bicarbonatos é proporcional à dureza temporária ?

DBO5 e DQO: É muito improvável que se tenha DBO5 maior que DQO da amostra ?

NTK (Nitrogênio Total Kjeldahl): Podemos expressar o Nitrogênio Total, através da somatória do N orgânico mais o N amoniacal ?



N

S

N

N

S

S

S



O que é Dureza da Água?

O que é dureza da água ? Propriedade que indica

a concentração de íons de metais dissolvidos na

água, como Cálcio, Magnésio, Bário, também

chamados de íons alcalino-terrosos e outros como

Ferro. Salientando ainda que as concentrações de

íons de magnésio (Mg2+) e cálcio (Ca2+) são

maiores que dos demais.



O que é Dureza Temporária e Permanente ?

Permanente: Dureza proveniente da

concentração de íons que não podem ser

removidos fervendo a água. Ex.: cloretos, nitratos,

sulfatos, etc

Temporária: Dureza proveniente da

concentração de íons que são facilmente

removidos pela ebulição da água. Ex.: carbonatos

e bicarbonatos



Cálculo da Dureza Total

Dureza total é soma da dureza de cálcio expressa

em mg/L de CaCO3 e da dureza de magnésio,

também expressa em mg/L de CaCO3:

Exemplo: Calcule a DT de uma água com 20 mg/L

de cálcio e 5 mg/L de magnésio:

Dureza (mg/L CaCO3) = 20.(50/20) + 5.(50/12) = 70,

Onde 50, 20 e 12 são equivalentes-gramas do

CaCO3, Ca2+ e Mg2+



Relação Alcalinidade e Dureza

A alcalinidade de bicarbonatos (e carbonatos) é

equivalente à dureza temporária, sendo válido:

Se alcalinidade de bicarbonatos < DT dureza

temporária ≈ alcalinidade de bicarbonatos e existe

dureza permanente na amostra

Se alcalinidade ≥ dureza temporária dureza

permanente ≈ zero.

20

Laudo

parâmetro unidade Valor

pH - 6,0

Alcalinidade (bicarbonatos) mg/L (CaCO3) 10

Alcalinidade (carbonatos) mg/L (CaCO3) 5

Alcalinidade (hidróxidos) mg/L (CaCO3) 5

Acidez total mg/L (CaCO3) 20

Dureza Total mg/L (CaCO3) 15

Dureza permanente mg/L (CaCO3) 15

Cálcio mg/L (Ca) 10

Magnésio mg/L (Mg) 5


Exercício Resolvido 1

Quais as incoerências existentes neste Laudo ?

21

Lau

do

– E

xerc

ício

1

A alcalinidade (de bicarbonatos e carbonatos) é proporcional à dureza temporária, logo o valor de dureza total não pode ser igual ao valor de dureza permanente, pois dureza temporária NÃO é igual a zero

O cálculo de DT não corresponde com os dados informados: Dureza (mg/L CaCO3) = 10.(50/20) + 5.(50/12) = 45 e não 15 !!!

Alcalinidade de bicarbonatos não existe em águas que contenham alcalinidade de hidróxido e vice--versa

pH = 6, OK, pode existir acidez e alcalinidade


Conclusões

22


Exercício Proposto 1

Parâmetros unid. valor VMP

pH - 6,5

Turbidez UNT 8,3

Cor mg/L (Pt) 6

Alcalinidade (bicarbonato) mg/L (CaCO3) 180

Alcalinidade (carbonato) mg/L (CaCO3) 20

Dureza total mg/L (CaCO3) 15

Cálcio mg/L (Ca) 10

Magnésio mg/L (Mg) 5

Nitrato mg/L (N-NO3) 12

Nitrogênio amoniacal mg/L (N) 1,3

Cloreto mg/L 50

Sulfato mg/L 20

Fluoreto mg/L 0,2

Ferro (solúvel) mg/L 1,2

Sólidos dissolvidos mg/L 450

Sólidos em suspensão mg/L 200

Verificar a

consistência do

laudo de análise

de água para

abastecimento

público

Tecer

comentários

sobre a

tratabilidade

através de uma

ETA do tipo

convencional.

23

Interpretação

Estudo da Tratabilidade – Água Abastecimento

Público

24

Vídeo

25

Animação

SABESP – ETA

ETA - Portugal

Qual o principal fator que

regula a estabilidade das

partículas na água ?


Estudo da Tratabilidade

27

Características Água

Sólidos – por tamanho

Removidos por processos especiais

Removidos por sedimentação

simples ou flotação com ar dissolvido. Para

partículas + finas complementação

com filtração

Removidos por processos de coagulação e floculação e

posteriormente ...

Águas de mananciais

protegidos por ação

antrópica

Quais as suas

características ?



Características das águas naturais



Os mananciais possuem boa

cobertura vegetal

Decomposição de matéria

orgânica do tipo ácido húmico e

fúlvico (estado coloidal)

É também o caso de Águas

subterrâneas com concentrações

elevadas de Fe ou Mn

Como deverá ser a relação cor verdadeira e

turbidez dessas águas ?

Como remover essas partículas ?



Relação cor verdadeira e turbidez:

A cor verdadeira esta relacionada as partículas

dissolvidas íons e pequenas moléculas

As partículas possuem grande estabilidade

(difícil remoção)

As partículas possuem carga elétrica e são

praticamente desprovidas de massa

Turbidez esta relacionada a sólidos em

suspensão



Para remover estas partículas é necessário:



Otimizando os processos de coagulação e floculação

• Ação oxidante (se cloro monitorar THM’s

• Uso de polímeros auxiliares (para aumentar o tamanho dos flocos)

• Aeração (menos usual menor eficiência)

Como remover os contaminantes químicos

(partículas dissolvidas) ?



Espécie iônica

(cátions)

Metais pesados; Pb, Ba, Cd, Ar, Se, Cr, Zn, Hg, Sb, Cu, Zn, Ni e Al,

além dos metais alcalinos terrosos

como Ca e Mg (dureza)

1. Troca iônica

2. Filtração por membranas

(ex.: osmose reversa)

Como remover os contaminantes químicos

(partículas dissolvidas) ?



Espécie iônica

(ânions)

Principais íons; cloretos, fluoretos, sulfatos, sulfitos,

nitratos e cianetos

Colunas com resinas aniônicas ou

processos de filtração p/ membranas

Casos particulares



Cloretos • Dessalinização

fluoretos • Desfluoretação (coluna de alumina ativada)

Cloro residual • Carvão ativado

Cianetos • Processos oxidativos (Cl, H2O2, O3)

36


Exercício Resolvido 2

Parâmetros unid. valor VMP

pH - 7,5

Turbidez UNT 3

Cor mg/L (Pt) 22

Alcalinidade (bicarbonato) mg/L (CaCO3) 30

Alcalinidade total mg/L (CaCO3) 30

Dureza total mg/L (CaCO3) 60

Acidez total mg/L (CaCO3) 10

Nitratos mg/L (N-NO3) 5

Sulfatos mg/L (SO4) 25

Fluoretos mg/L (F-) 1,9

Ferro (solúvel) mg/L (Fe) 0,8

Sólidos dissolvidos mg/L 80

Resultados de

análise fisico-

químicas em água

de poço

Faça um estudo

da tratabilidade

desta água para

abastecimento

publico e

industrial.

6,0 – 9,5 (*)

5

15

-

-

500

-

10

250

1,5(*)

0,3

1.000

(*) valores recomendados Valores fora de especificação

Qual a Principal dificuldade ?

A remoção de fluoretos em excesso!

O emprego de processos especiais de

tratamento como troca iônica ou osmose

reversa pode inviabilizar economicamente o

uso desta água

O que fazer ?



O que fazer ?

Como alternativa podemos recorrer a misturas

com águas de outras fontes (com baixa

concentração de fluoretos)

Se não tiver alternativa ...

Aplicar a técnica de desfluoretação



http://www.ambios.com.br/fluoret.htm

A fluoretação é utilizada no

Brasil para tratamento

profilático na prevenção da

cárie dentária

Adição de flúor 0,6 a 1,4

mg/L (função Temp.)

O corpo humano necessita

de 1,3 a 1,5 mg/dia, se > 2

mg/dia “fluorose dentária”



Níveis de Ferro excessivos associados a COR



Sólidos dissolvidos altos

Cor verdadeira influenciada pelos níveis de Fe excessivos

Co

r e

leva

da

Tu

rbid

ez b

aix

a

Aumenta a dificuldade de remoção nas etapas de coagulação/floculação

Remoção: -Processos oxidativos - Uso de

polieletrólitos para melhorar a

floculação



Dosagem coagulante (Jar-Test)

A determinação das dosagens

ótimas dos coagulantes a

serem empregados numa ETA

é definida através do teste do

jarro, onde se monitora a

velocidade de agitação, pH,

quantidade do produto químico,

temperatura e tempo de

decantação (MACEDO, 2004).



Caso seja usado o Jar-Test provavelmente a

alcalinidade natural da água 30 mg/L em

CaCO3, será suficiente para promover o efeito

de floculação por varredura (sem necessidade

de adição de alcalinizante químico como cal

hidratado – Ca(OH)2

Relação estequiométrica entre dosagem de

coagulante e presença de alcalinidade (neste

caso)

2:1, ou seja 60 mg/L : 30 mg/L



Na etapa de floculação de águas para abastecimento

público, a alcalinidade da água assume fundamental

importância na ocorrência do fenômeno denominado

floculação por varredura, que muitas vezes é o

mecanismo de floculação mais atuante.

Neste processo, o coagulante reage com a alcalinidade da

água formando hidróxidos metálicos polimerizados

altamente insolúveis (de alumínio ou de ferro, dependendo

do coagulante utilizado), que arrastam partículas coloidais

em seus percursos de sedimentação.

São previstas relações estequiométricas entre dosagem de

coagulantes e alcalinidade necessária.


Estudo da Tratabilidade D

os

ag

em

de

C

oag

ula

nte

Sulfato de alumínio (liq. ou sol.) 5 a 100 mg/L

Cloreto férrico (sol.) 5 a 70 mg/L

Sulfato férrico (sol.) 8 a 80 mg/L

Coagulante orgânico catiônico (sol. ou liq.)

1 a 4 mg/L

Cloreto de Polialumínio (sol. ou liq.) -

O uso do sulfato de alumínio como coagulante irá aumentar o

nível de sulfato, porém não excederá o padrão de potabilidade

(250 mg/L)

45

Interpretação

Estudo da biodegradabilidade de

Efluentes

46

Animação

SABESP – ETE1

SABESP – ETE2

47

Em média

Descrição

99,9% de água

Água de abastecimento utilizada na remoção do esgoto das empresas e residências

0,1% de sólidos

Sólidos grosseiros Grades

Areia Caixas de areia

Sólidos sedimentáveis Decantação

Sólidos dissolvidos Processos biológicos

(*) Após o tratamento, o efluente final das ETEs ainda contém certa percentagem de sólidos,

e a maior ou menor quantidade de sólidos no efluente dependerá da eficiência da ETE.

Composição Simplificada dos Esgotos

Sanitários X Unidades de Tratamento



A interpretação do Laudo para o Estudo da

biodegradabilidade de efluentes líquidos

predominantemente orgânico, será vista na II

unidade.

Mini Seminário

Estudo de Caso

Artigo apresentado na I COBESA

Avaliação da Qualidade da Água do

Reservatório de Pedra do Cavalo

Fazer Resumo e apresentar para turma (15”).

Mini Seminário

Estudo de Caso

51

MANANCIAIS QUE ABASTECE SALVADOR & REGIÃO

Rio Paraguaçu em média 7.500 l/s

Rio Joanes “ “ 4.100 l/s

Rio Ipitanga “ “ 1.100 l/s

Rio do Cobre “ “ 120 l/s

Quantidade litros de água tratada por dia ± 11.000 l/s

ou ± 950.400.000 l/d ou 950.400 m3/d

Também temos contribuição do Rio Jacuípe

através da Barragem de Santa Helena que manda

água para a Barragem do Joanes II

Mini Seminário

Estudo de Caso

BARRAGEM DE PEDRA DO CAVALO

Manancial: Rio Paraguaçu. Localização: São Felix. Ano de Construção:

1982. dimensão: 470x142m. Volume acumulável: 4,5 bilhões de m³.

Vazão Média Captada: 7.500 l/s. Destino: ETA Principal.

Rio Paraguaçu

FONTE: EMBASA

Onde Estudar a Aula de Hoje

Nos Livros

• Von Sperling, Marcos – Introdução a Qualidade

das Águas – Editora UFMG 3ª. Ed ( Cap. 1 –

Noções de Qualidade das Águas)

• Passos, Roque - Qualidade das Águas e

Poluição: Aspectos Físico-Químicos – ABES (cap.

16)

Contato

54

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