Parâmetros Operacionais de Avaliação da Qualidade da Água em Estações de Tratamento

Parâmetros operacionais de avaliação da qualidade da água em estação de tratamento de água Tópico 1 Aspectos conceituais e legais aplicado ao tratamento e sistema de abastecimento de água Parâmetros de operacionalização Autora Profª Drª Nolan Ribeiro Bezerra Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 1 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 1 de 27 Assunto da Aula 1 Parâmetros operacionais de avaliação da qualidade da água em estação de tratamento de água 11 Análises volumétricas e colorimétricas 12 Parâmetros físicos e químicos Objetivos Conhecer as metodologias utilizadas para determinação de análise de água em laboratórios de operação de estação de tratamento de água Entender a importância dos parâmetros físicos químicos e microbiológicos nos estudos de controle de qualidade de águas para fins de abastecimento TÓPICOS DA AULA 1 Parâmetros Operacionais de Avaliação da Qualidade da Água em Estação de Tratamento de Água A água possui uma série de impurezas que vão imprimir suas características físicas químicas e biológicas a qualidade da água Essas características envolvem praticamente aspectos de ordem estética e psicológica exercendo uma certa influência no consumidor leigo pois que dentro de determinados limites não tem relação com inconvenientes de ordem sanitária Contudo sendo perceptíveis pelo consumidor independentemente de um exame o seu acentuado teor pode causar certa repugnância a consumidores mais ou menos exigentes pode também favorecer uma tendência para a utilização de água de melhor aparência porém de má qualidade sanitária com prejuízo da segurança Os parâmetros operacionais a serem analisados para avaliar o desempenho de uma Estação de Tratamento de Água ETA devem ser temperatura pH cloro residual flúor turbidez cloretos alcalinidade alumínio carbono orgânico total algas e toxinas cor dureza e organismos indicadores de contaminação A caracterização da água na ETA que corresponde à quantificação das impurezas de natureza física química e biológicas é feita por meio de análise laboratorial utilizandose métodos instrumentais ou analíticos Este documento apresenta os principais parâmetros que são de importância no processo de operacionalização de ETA suas características gerais a origem na água e fatores de alteração e os inconvenientes A análise físicoquímica de uma água tem por finalidade Classificar a água com relação aos constituintes minerais e as substâncias orgânicas Garantir potabilidade Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 2 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 2 de 27 11 Análises volumétricas e colorimétricas Análises volumétricas e colorimétricas estão dentre as mais frequentemente empregadas na análise da qualidade de águas e águas residuárias Alguns conceitos fundamentais e importantes para obter resultados exatos com estes tipos de análises estão discutidos a seguir 111 Análises volumétricas Os métodos volumétricos de análise consistem na medida do volume de uma solução de concentração exatamente conhecida solução padrão ou titulante necessário para reagir completamente com um volume determinado da solução que contem a substância que deseja quantificar titulado ou viceversa JÚNOR E SOARES 2012 A análise volumétrica se baseia na quantificação do volume de soluçãopadrão necessário para completar uma determinada reação nas amostras analisadas e se faz por titulação O volume exato do titulante que reage com o titulado é conhecido como ponto final teórico ou estequiométrico A indicação final da reação ocorre normalmente por uma alteração física como mudança de cor turbidez produzida pela própria solução ou pela adição de uma substância chamada INDICADOR O ponto final que se observa essa alteração é chamado de ponto final de titulação JÚNOR E SOARES 2012 Uma solução padrão é uma solução de concentração conhecida Para se realizar uma análise volumétrica precisase de A equipamento para medir a amostra com exatidão balança analítica ou vidraria volumétrica pipeta B solução padrão de concentração adequada solução titulante C indicador para indicar quando se atinge o ponto final estequiométrico da reação ponto de viragem D bureta calibrada para medir o volume da solução padrão necessário para atingir o ponto de viragem Considerando que os equivalentesgrama reagem sempre na proporção de um para um podemos dizer que no ponto final da titulação o número de equivalentesgrama e da solução titulada que caiu da bureta é igual ao número de equivalentesgrama e da solução problema que estava no erlenmeyer é o princípio da Equivalência como concluímos que no ponto final da titulação Classificação da Volumetria Volumetria de neutralização Consiste na reação de um ácido com uma base Dividese em i Acidimetria dosagem de um ácido e ii Alcalimetria dosagem de uma base Exemplos de análises volumétricas incluem os métodos usados na determinação de alcalinidade dureza cloretos nitrogênio DBO e DQO e VN V N V N Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 3 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 3 de 27 Volumetria de precipitação quando ocorre uma reação com formação de um precipitado Volumetria de Oxiredução quando ocorre uma reação entre um oxidante e um redutor Reação de oxi redução Volumetria complexométrica quando ocorre reação de complexação É imprescindível o uso de vidraria calibrada nas análises volumétricas A vidraria calibrada é de dois tipos 1 a que contém um volume definido de líquido ex balão volumétrico e proveta e 2 a que entrega um volume definido de líquido ex pipeta volumétrica e bureta Não se deve substituir a segunda pela primeira uma vez que uma porção do líquido sempre permanecerá no balão proveta e a quantidade entregue sempre será menor do que a quantidade calibrada A padronização ou determinação da concentração exata de uma solução depende do uso de um material padrão de pureza conhecida conhecido como padrão primário Padrões primários são tipicamente sais de alta pureza passíveis de secagem sem se decompor e de pesagem com elevada exatidão Exemplos incluem o carbonato de sódio e o ftalato ácido de potássio utilizados para padronizar soluções ácidas e básicas respectivamente Resumindo Análise Volumétrica ou Volumetria é o processo de análise química quantitativa no qual determinamos a concentração de uma solução ou quantidade de soluto aí existente pela medida do volume de uma solução titulada isto é solução de concentração conhecida Titulação é o processo da adição da solução titulada à solução da substância cuja concentração será determinada 112 Análises colorimétricas A Colorimetria é a medição da intensidade de luz transmitida por uma solução Esta medição é então utilizada para a determinação quantitativa de uma substância dissolvida em uma solução Os métodos colorimétricos são mais frequentemente aplicados na análise de soluções diluídas e portanto são frequentemente utilizados em análises de água Ex na determinação de turbidez cloro flúor cor ferro manganês etc Para ser quantitativo o método colorimétrico precisa incluir a formação de um composto colorido e a intensidade da cor desenvolvida deve ser diretamente proporcional à concentração da substância sendo quantificada Isto é as soluções do composto ou complexo colorido formado devem possuir propriedades em conformidade com a lei de LambertBeer Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 4 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 4 de 27 Assim se conhecermos os valores de a constante de absortividade valores tabelados para muitas substâncias e L espessura do recipiente contendo a solução geralmente uma cubeta transparente de dimensões conhecidas e medimos a absorção A podemos calcular a concentração C da solução L C A Análises colorimétricas podem ser realizadas utilizando diferentes equipamentos incluindo os tubos de comparação de cor tubos Nessler que são denominados de Comparadores Visuais o Colorímetro Fotoelétrico e o Espectrofotômetro Os colorímetros e espectrofotômetros precisam ser calibrados para cada tipo de análise efetuada A calibração é feita preparando uma série de padrões de concentrações conhecidas seguindo o mesmo procedimento empregado para a análise das amostras A absorbância dos padrões no comprimento de onda de máxima absorção é lida e o gráfico de absorbância versus concentração elaborado curva padrão A absorbância das amostras lida no mesmo comprimento de onda é convertida em concentração por interpolação da curva Um ESPECTROFOTÔMETRO é um instrumento que contém componentes que fazem o seguinte i geram energia luminosa ii selecionam um comprimento de onda de luz específico iii passa o raio de luz através da amostra iv mede a mudança na intensidade da luz na passagem pela amostra v mostra a intensidade do sinal em um display 113 Métodos padronizados Métodos padronizados para determinação da maioria dos parâmetros de qualidade de água e águas residuárias estão coletados no livro de referência Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater editada em conjunto pela American Public Health Association APHA American Water Works Association AWWA e Water Environment FederationWEF Os métodos descritos nos próximos capítulos se baseiam no disposto na 20ª Edição do Standard Methods publicada em 1998 Para maiores detalhes dos métodos descritos devese consultar esse compêndio A Lei de LambertBeer demonstra que a quantidade de um feixe de luz monocromática incidente transmitida através de uma solução colorida decresce com o aumento da distância percorrida dentro da solução e com o aumento da concentração da substância que absorve a luz Concentração C da amostra Luz transmitida Luz incidente L Comprimento do caminho ótico da cubeta Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 5 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 5 de 27 12 Parâmetros físicos e químicos 121 Temperatura da Água E Definição e importância no controle de qualidade das águas A temperatura é a medição da intensidade de calor originária da transferência de calor por radiação condução e convecção origem natural e de efluentes industriais aquecidos É um parâmetro importante devido ao seu efeito na vida aquática e nos processos de tratamento de água e efluentes Daí a importância do monitoramento da mesma nas águas bruta e tratada A temperatura influência vários parâmetros físicoquímicos biológicos e microbiológicos da água tais como a Parâmetros físicoquímicos tensão superficial profundidade viscosidade pH solubilidade de gases densidade oxigênio consumido fluoreto cloro sabor e odor alcalinidade etc b Parâmetros biológicos e microbiológicos espécies de peixes plantas cianobactérias besouros dágua etc De acordo com Pires sd a elevação da temperatura por lançamento de despejos industriais aquecidos por exemplo pode causar danos às espécies de peixes existentes no curso de água como também influi na química da água A água fria por exemplo contém mais oxigênio dissolvido do que a água quente Além disso o oxigênio é menos solúvel em água quente A elevação da temperatura também produz estimulação das atividades biológicas resultando em consumo de oxigênio justamente na ocasião em que a água passa a ter menos esse elemento A relação entre a temperatura o oxigênio dissolvido e a profundidade pode ser melhor visualizada na Figura 1 Figura 1 Relação temperatura e oxigênio dissolvido Fonte httpwupcentermtuedueducationstreampHecologydatainfohtm consultado em 25052017 Temperaturas normalmente elevadas podem causar o florescimento de fungos e plantas aquáticas indesejáveis Por outro lado alguns compostos são mais tóxicos para a vida aquática nas temperaturas mais elevadas A Tabela 01 apresenta a importância da temperatura para a biota aquática Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 6 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 6 de 27 Tabela 01 Relação entre a Temperatura e a Vida Aquática nos Lagos de Clima Temperado Hemisfério Norte TEMPER NÍVEL VIDA AQUÁTICA Menor14 C Baixa Poucas plantas truta poucas doenças 15 a 20 C Média Algumas plantas besouros dágua algumas doenças 21 a 27 C Alta Muitas plantas carpa bagre muitas doenças de peixes Maior 27 C Muito alta A temperatura começa a reduzir a vida aquática Fonte httpwupcentermtuedueducationstreampHecologydatainfohtm consultado em 25052017 A temperatura o oxigênio dissolvido e o efeito da contaminação são fatores intimamente relacionados no ambiente aquático já que com o aumento de temperatura há aumento da taxa metabólica dos organismos acarretando maiores gasto energético consumo de oxigênio e consequentemente maior sensibilidade aos efeitos dos poluentes A água difere da maioria dos compostos porque ela é menos densa no estado sólido do que no seu estado líquido o normal Consequentemente o gelo flutua enquanto a água em temperaturas um pouco acima da temperatura de congelamento afunda A água é mais densa a 4C e tornase menos densa tanto nas temperaturas inferiores como superiores a esse limite A Figura 2 apresenta a relação entre a temperatura e a densidade da água destilada As áreas sombreadas mostram a diferença relativa na densidade para mudanças de 5C Figura 2 Relação entre a temperatura e a densidade da água destilada Fonte httpwupcentermtuedueducationstreampHecologydatainfohtm consultado em 25052017 Quando as diferenças de temperatura geram camadas dágua com diferentes densidades formando uma barreira física que impede que se misturem e se a energia do vento não for suficiente para misturálas o calor não se distribui uniformemente na coluna dágua criando assim a condição de Estabilidade Térmica Figura 3 Além da temperatura a salinidade da água por sua maior densidade também provoca estratificação de camadas nos lagos Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 7 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 7 de 27 Figura 3 Estratificação térmica em lagos e sua relação com a temperatura Fonte httpwupcentermtuedueducationstreampHecologydatainfohtm consultado em 25052017 Em lagos de regiões tropicais os fenômenos de estratificação da massa dágua ocorrem de maneira diferenciada daqueles de regiões temperadas Nestes lagos inclusive no Brasil o mais comum é a ocorrência de estratificação e desestratificação diária ou estratificação durante a primavera verão e outono com desastratificação no inverno Quanto ao tratamento da água a temperatura na água pode interferir em alguns processos nas ETAs como a coagulação sedimentação e flotação BERNARDO e PAZ 2010 LIBÂNIO 2010 Na água distribuída à população a temperatura não representa um risco à saúde humana porém é observada uma baixa aceitação de uma água mais quente já que a dissolução de algumas substâncias pode conferir gosto às águas PÁDUA e FERREIRA 2006 A Temperatura do Ar está relacionada com o consumo de água ou seja quanto maior o calor maior o consumo maior a ingestão de água A dosagem da fluoretação na água está relacionada diretamente com temperatura do ar Praticamente se relaciona a dosagem de flúor com a temperatura média das máximas diárias registradas dado este que será possível com a maior exatidão quando registrados em longos períodos SANEAGO 2006 A relação da temperatura com o pH da água é afetada diretamente pela temperatura Por exemplo a água pura tem um pH de 7 unicamente a uma temperatura de 25 C Quando há um aumento na temperatura o pH diminui da mesma forma uma diminuição na temperatura implica em um aumento no pH F Determinação da Temperatura A medição da temperatura é realizada por meio do termômetro de mercúrio ou digital com escala subdividida em 01 graus centígrados de 50 ou 100C perfeitamente calibrados O procedimento para mediação da Temperatura tanto para o ar e amostra líquida estão expressos na Norma Técnica Nº LAPA001 LA Laboratório de Águas no Anexo I Temperatura e suas relações com outros parâmetros A relação pH gás carbônico alcalinidade é alterada em função da temperatura O cloro residual também sofre alterações O sabor e o odor estão inteiramente ligados com a temperatura da água Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 8 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 8 de 27 122 Odor e Sabor A Definição e importância no controle de qualidade das águas Na água bruta a presença de sabor e odor se deve predominantemente a compostos orgânicos originados pela atividade metabólica de algumas espécies de algas São devidos às substâncias voláteis associadas à poluição da água com esgoto resíduos industriais presença de microorganismos animais ou vegetais e a matéria orgânica em decomposição Entre as causas naturais do odor e do sabor as algas são as mais frequentes Às vezes o odor e o sabor podem resultar do tratamento químico pelo cloro devido à reação secundária O desenvolvimento de bactérias também causa gosto ou odor nas águas devido à elaboração do produto de seu metabolismo ou pela transformação de seu metabolismo ou pela transformação de certas substâncias inorgânicas PIRES sd As características do sabor e odor são consideradas em conjunto pois geralmente a sensação de sabor decorre da combinação de gosto mais odor são características que provocam sensações subjetivas nos órgãos sensitivos do olfato e do paladar causadas pela existência de substâncias como matéria orgânica em decomposição resíduos industriais gases dissolvidos algas etc No caso particular de sais dissolvidos em concentrações elevadas o gosto é sentido sem que sinta o odor e sabor como por exemplo cloreto de sódio Os gostos são quatro a saber doce amargo ácido e salgado Da combinação destes com os vários tipos de odor resultam os sabores O sabor e o odor são características que podem estar presentes nas águas correntes ou dormentes As águas subterrâneas raramente possuem características de sabor e odor perceptíveis a não ser o decorrente de sais dissolvidos em excesso A remoção dessas substâncias geralmente requer a aeração além da aplicação de um oxidante e de carvão ativado para a adsorção dos compostos causadores de odor e sabor Quanto ao odor assinalamos métodos Standard Methods for Examination of Water and Sewage que estabelecem um padrão de medida baseados na determinação da máxima diluição da amostra em que o operador treinado é capaz de perceber algum cheiro Quanto ao sabor não existe nenhum processo de medida Levando em conta estas dificuldades os padrões de potabilidade em geral estabelecem que as águas quanto ao sabor e odor devem ser inobjetáveis ou seja deve haver ausência de sabor e de odor B Determinação de Odor e Sabor O sabor e o odor são determinados usandose o sentido olfativo através do qual o operador cheira a amostra aromatizada Este teste chamase Teste do Nível do Odor O valor máximo permitido VMP para odor e sabor é o de intensidade 6 segundo os padrões de potabilidade da água O procedimento para determinação do Sabor e Odor está descrito na Norma Técnica Nº LAPA002 LA Laboratório de Águas no Anexo I O parâmetro Sabor e Odor é de difícil avaliação visto que a análise de sabor e odor é bastante subjetiva e depende das habilidades e treinamento dos analistas O tratamento convencional não remove completamente estas substâncias sendo necessário muitas vezes a utilização de carvão ativado para remoção das mesmas Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 9 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 9 de 27 IMPORTANTE A intensidade de odor em água potável é limitada ao número nível de odor 3 Para Água livre de Odor Preparase água isente de odor filtrandose água destilada através de leito de carvão ativo PIRES sd 123 Cor das Águas A Definição A cor é responsável pela coloração das águas e está associada à presença de sólidos dissolvidos principalmente material em estado coloidal orgânico e inorgânico Segundo Heller e Pádua 2010 a cor das águas naturais representada pela parte dissolvida da matéria orgânica na água é basicamente causada pela presença de compostos orgânicos originados da decomposição de matéria orgânica vegetal e animal sendo esses compostos denominados de substâncias húmicas Já a alteração da cor pela presença de substâncias no estado coloidal inorgânico decorrente da presença de substâncias tais como ferro e manganês ou da introdução de efluentes industriais A Figura 4 ilustra a origem natural e antropogênica das principais causas que provocam as alterações da cor das águas Figura 4 Origem natural e antropogênica das principais causas que provocam as alterações da cor das águas A cor na água natural é causada por compostos orgânicos de origem vegetal Alguns destes compostos podem originar quando submetidos à cloração os chamados Trihalometanos THMs suspeitos de serem agentes cancerígenos A desinfecção e préoxidação com produtos de cloro na presença de matéria orgânica levam a formação de subprodutos tal como os THMs substância orgânica que produz efeitos Natural Antropogênica Estado coloidal orgânico Degradação de plantas e animais e são denominados de substâncias húmicas ácidos húmicas e fúlvicos Estado coloidal inorgânico Ferro Manganês que são abundantes em diversos tipos de solo Origem Esgotos domésticos e efluentes industriais Efluentes industriais contendo taninos efluentes de curtumes por exemplo anilinas efluentes de indústrias têxteis indústrias de pigmentos etc lignina e celulose efluentes de indústrias de celulose e papel da madeira etc Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 10 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 10 de 27 adversos à saúde MEYER 1994 Os THMs constituem um grupo de compostos orgânicos que se consideram derivados do metano CH4 em cuja molécula três de seus quatro átomos de hidrogênio foram substituídos por um igual número de átomos dos elementos halógenos cloro bromo e iodo ZAEPELON E RODRIGUES sd1 Segundo ainda esses autores estes três átomos de hidrogênio podem estar substituídos por uma só classe de halógenos como é o caso do triclorometano ou clorofórmio ou por dois diferentes elementos formando o bromodiclorometano ou por cada um dos três como se observa no iodobromoclorometano Alguns do grupo possuem nomes especiais clorofórmio bromofórmio e iodofórmio Ainda que para ser denominados sejam vistos como precedentes do metano este gás nada tem a ver com sua formação real nas águas que são desinfetadas com cloro pois neste meio eles se originam a partir de produtos orgânicos muito mais complexos que o metanol que são de ocorrência comum nas águas superficiais os chamados ácidos húmicos e fúlvicos Estas substâncias são derivadas da decomposição da matéria orgânica vegetal sendo constituídas de mistura de polímeros com estruturas aromáticas heterocíclicas grupos carboxila e nitrogênio São denominadas precursores de trihalometanos e em geral só tem significado sanitário devido à formação dos THMs A cor pode ser classificada como Cor APARENTE e Cor VERDADEIRA Em laboratórios de estações de tratamento de água é comum determinarse apenas a cor aparente que dispensa a centrifugação prévia da amostra a ser analisada ao invés da cor real A diferenciação entre a cor verdadeira e a cor aparente que é incrementada pela turbidez é dada pelo tamanho das partículas isto é pode ser generalizado que partículas com diâmetro superior a 12 µm causam turbidez já que partículas coloidais e dissolvidas causam cor Cor APARENTE à amostra não só pelas substâncias dissolvidas mas também pelas substâncias em suspensão Cor VERDADEIRA é devida a substâncias em solução e em suspensão na água B Importância da cor nos estudos de controle de qualidade de águas i Água bruta amplas variações sazonais A cor nas águas naturais associase a problemas de estética às dificuldades na penetração da luz e à presença de compostos recalcitrantes não biodegradáveis isto é de taxas de decomposição muito baixas que em geral são tóxicos aos organismos aquáticos Embora existam técnicas mais específicas para a identificação de substâncias tóxicas na água a presença de cor verdadeira na água pode ser indicadora 1 Fonte httpwwwsaneparcombrsaneparsanarev17TRIHALOMETANOShtm Importante Dados de laboratórios demonstram que algas verdes e algas verdesazuis biomassa de algas e seus produtos extracelulares reagem também com cloro produzindo THMs Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 11 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 11 de 27 dessa possibilidade A Resolução CONAMA nº 3572015 que dispõe sobre os níveis de qualidade das águas naturais do território brasileiro inclui a cor como parâmetro de classificação Tabela 3 Essa resolução define Águas doces águas com salinidade igual ou inferior a 05 Classe de qualidade conjunto de condições e padrões de qualidade de água necessários ao atendimento dos usos preponderantes atuais ou futuros Controle de qualidade da água conjunto de medidas operacionais que visa avaliar a melhoria e a conservação da qualidade da água estabelecida para o corpo de água Tabela 3 Padrão de classificação de águas doces para o parâmetro cor segundo a Resolução CONAMA nº 3572015 CLASSE ESPECIAL CLASSE I CLASSE II CLASSE III CLASSE IV a ao abastecimento para consumo humano com desinfecção 3 b à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas e c à preservação dos ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral a ao abastecimento para consumo humano após tratamento simplificado b à proteção das comunidades aquáticas c à recreação de contato primário tais como natação esqui aquático e mergulho conforme Resolução CONAMA no 274 de 2000 d à irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam rentes ao solo e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película e e à proteção das comunidades aquáticas em Terras Indígenas a ao abastecimento para consumo humano após tratamento convencional b à proteção das comunidades aquáticas c à recreação de contato primário tais como natação esqui aquático e mergulho conforme Resolução CONAMA no 274 de 2000 d à irrigação de hortaliças plantas frutíferas e de parques jardins campos de esporte e lazer com os quais o público possa vir a ter contato direto e e à aquicultura e à atividade de pesca a ao abastecimento para consumo humano após tratamento convencional ou avançado b à irrigação de culturas arbóreas cerealíferas e forrageiras c à pesca amadora d à recreação de contato secundário e e à dessedentação de animais a à navegação e b à harmonia paisagística Cor verdadeira nível de cor natural do corpo de água em mg PtL Cor verdadeira até 75 mg PtL ii Controle da qualidade das águas nas estações de tratamento No controle da qualidade das águas nas estações de tratamento a cor é um parâmetro fundamental não só por tratarse de padrão de potabilidade como também por ser parâmetro operacional de controle da qualidade da água bruta da água decantada e da água filtrada servindo como base para a determinação das dosagens de produtos químicos a serem adicionados dos graus de mistura dos tempos de contato e de sedimentação das partículas floculadas Por serem parâmetros de rápida determinação a cor e a Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 12 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 12 de 27 turbidez são muito úteis nos ensaios de floculação das águas Jar test e nos ensaios de sedimentação em colunas e de filtração em leitos granulares Na seleção de técnicas de tratamento admitese os seguintes valores Valores de cor da água bruta 5 mg PtL dispensam a coagulação química Valores de cor da água bruta 25 mg PtL usualmente requerem coagulação química seguida por filtração Controle operacional de ETAs ÁGUA BRUTA ÁGUA DECANTADA ÁGUA FILTRADA A cor pode ser facilmente removida da água por coagulação química Em alguns casos de cor extremamente elevada a remoção pode ser auxiliada ou realizada integralmente através do processo de oxidação química utilizandose permanganato de potássio cloro ozônio ou qualquer outro oxidante poderoso Água bruta precursores de formação de trihalometanos um subproduto tóxico da cloração Deve ser evitado o uso de cloro elementar para oxidar a cor devida à matéria orgânica pois os compostos resultantes clorofenóis e outros trihalometanos são suspeitos de serem cancerígenos Entretanto o cloro pode ser utilizado em combinação com amônia aminocloração ou na forma de dióxido de cloro modos de aplicação que não produzem trihalometanos Água com cor 15 mg PtL pode ser detectada em corpos dágua pela maioria dos consumidores Águas com cor elevada implicam em um mais delicado cuidado operacional no tratamento de água Remoção de cor Os métodos tradicionais de remoção de cor de águas para abastecimento público e residuárias industriais são à base de coagulação e floculação Os tipos e as dosagens de coagulantes bem como os efeitos dos auxiliares de floculação polieletrólitos variam de acordo com as características das águas No tratamento de águas para abastecimento as dificuldades na floculação ocorrem quando a água apresenta cor elevada e turbidez baixa Neste caso a falta de partículas maiores que possibilitem a ocorrência de nucleação tornaos pequenos e de baixa velocidade de sedimentação Isto tem sido motivo frequente do uso da précloração das águas para abastecimento público isto é a aplicação de cloro na etapa de coagulação e floculação para a oxidação de compostos coloidais e consequente melhora na floculação Devido à possibilidade de formação de trihalometanos THMs durante este processo outros processos oxidativos têm sido estudados como por exemplo o emprego da ozonização da água Neste caso a formação de aldeídos é que pode ser problemática Estudos de remoção de cor à base de outros agentes oxidantes ou através de radiações também têm sido desenvolvidos Água tratada distribuída aspectos estéticos aceitação para consumo Padrão de potabilidade é de 15 unidades de Hazen 1 uH 1 mg PtCoL C Determinação da cor A mistura de cloroplatinato de potássio K2PtCl6 e cloreto de cobalto CoCl2 resulta numa solução de cor parecida com a produzida pelas substâncias naturais dissolvidas na água A cor produzida por 1 mg Pt L na Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 13 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 13 de 27 forma de K2PtCl6 é definida como uma unidade de cor ou unidade Hazen UH A tonalidade da cor é tipicamente ajustada pela adição de CoCl2 De uma solução padrão estoque de 500 UH preparase uma série de diluições em tubos iguais conhecidos como tubos Nessler A cor das amostras pode ser quantificada por comparação visual com esses padrões de trabalho Para análises de rotina costumase utilizar um sistema proprietário de discos de cor padronizados para a comparação visual É importante padronizar os discos contra a solução de Pt uma vez que os mesmos podem sofrer alterações de cor com o tempo Para um trabalho mais preciso a cor pode ser lida em espectrofotômetro a 465 nm O procedimento para determinação da cor está descrito na Norma Técnica Nº LAPA003 LA Laboratório de Águas no Anexo I O procedimento analítico para determinação da cor pode ser realizado pelo método colorimétrico comparativo comparador visual ou pelo método colorimétrico de leitura direta fotocolorímetro ou pelo espectrofotométrico Método Colorimétrico Pelo método colorimétrico de leitura direta é necessário ter um fotocolorímetro digital Figura 5 Nesse caso utilizase o fotocolorímetro digital converte em sinal elétrico a medida da diferença entre a luz incidente nesta amostra e transmitida ao detetor promovendo a leitura direta em UC Unidades de Cor A faixa de trabalho vai de 10 a 5000 unidades de Cor uC podendo a amostra ser diluída caso seja necessário Interferências Qualquer turbidez aumenta consideravelmente a cor verdadeira da amostra A turbidez pode ser eliminada pela centrifugação 30 min a 3000 rpm ou filtração membrana de 045 µm da amostra A cor também aumenta com o pH e o pH da amostra deve ser especificado Para fins de pesquisa devese ajustar o pH das amostras para 76 antes de se prosseguir com as análises ou analisar a cor numa ampla faixa de valores de pH Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 14 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 14 de 27 Figura 5 Fotocolorímetro microprocessado digital para análise de Cor da Marca Policontrol Laboratório de Água do IFG Fonte Policontrol Nesse método utilizase solução padrão de 500 100 10 e 5 UC A execução da análise segue as seguintes etapas Ligar o equipamento e aguardar 10 minutos para sua estabilização Ajustar o colorímetro utilizando os padrões de 100 100e 500 UC Para amostras refrigeradas aguardar que a mesma atinja temperatura próxima do ambiente Verificar se o pH da amostra encontrase entre 4 e 10 Se estiver fora dessa faixa ajustálo para aproximadamente 70 com ácido sulfúrico H2SO4 ou hidróxido de sódio NaOH em concentrações tais que o volume final não exceda em 3 do inicial Homogeneizar a amostra e introduzila na cubeta até a marca de nível Enxugar a cubeta com papel absorvente macio Introduzir a cubeta no aparelho fazendo coincidir a marca da cubeta com a marca existente no aparelho Fazer a leitura de cor No método colorimétrico comparativo utilizase um colorímetro que pode ser comparador com prisma ou comparador visual Figura 6 além de provetas e cubetas As amostras devem estar à temperatura ambiente Em seguida devese colocar água desmineralizada até a marca em uma das cubetas do colorímetro tampála com o plug e colocála no lado indicado esquerdo no equipamento Da mesma forma devese colocar a amostra até a marca em outra cubeta do colorímetro tampála com o plug e colocála no lado indicado direito no equipamento É recomendado proceder à lavagem da cubeta a qual foi utilizada à amostra com água desmineralizada e usar papel higiênico macio para limpar as cubetas Ligar a lâmpada e girar o disco até coincidência de cor Se a cor ultrapassar a escala do colorímetro então se faz necessário diluir a amostra o mínimo possível com água desmineralizada em proporção conhecida até que a cor esteja dentro dos limites do disco Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 15 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 15 de 27 Figura 6 Equipamentos para a determinação da cor aparente a Comparador colorímetro com prisma b Colorímetro visual Fonte ReCESA 2008 Quando necessário fazer a diluição das amostras neste caso o resultado final da cor aparente é obtido por intermédio da Equação 1 1 Onde A Cor estimada na amostra diluída V Volume de amostras usados na diluição mL B Volume total de amostra diluída mL Periodicamente é necessário limpar os orifícios coloridos do disco comparador com uma haste flexível de algodão embebida em benzina A determinação da cor por espectrofotometria permite comparar a radiação absorvida ou transmitida por uma solução que contém uma quantidade desconhecida de soluto e uma quantidade conhecida da mesma substância O espectrofotómetro mede o quanto de luz foi absorvida pela amostra A intensidade da luz antes de passar pela amostra é simbolizada por I0 e a intensidade da luz depois de passar pela amostra é Cor uC A VB IMPORTANTE Na determinação da cor a turbidez da amostra influencia absorvendo também parte dos raios luminosos Para obtenção da cor real ou verdadeira há a necessidade de se eliminar previamente a turbidez através de centrifugação sedimentação ou filtração Uma vez que determinamos cor aparente não é feita a eliminação da turbidez Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 16 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 16 de 27 simbolizada por I A transmitância da amostra é definida pela razão II0 a qual normalmente é expressa em porcentagem de transmitância T A partir dessa informação a absorvância de ambos é determinada para esse certo comprimento de onda ou como uma função de uma faixa de comprimentos de onda 324 Turbidez das Águas A Definição A Turbidez de uma amostra de água é o grau de atenuação de intensidade que um feixe de luz sofre ao atravessála e esta redução se dá por absorção e espalhamento uma vez que as partículas que provocam turbidez nas águas são maiores que o comprimento de onda da luz branca A origem da turbidez das águas é devida à presença de partículas que podem ser de natureza orgânica ou inorgânica Entre as impurezas inorgânicas estão a argila os siltes as areias os carbonatos de cálcio a sílica o hidróxido férrico etc e entre as orgânicas contamse os microrganismos a matéria orgânica finalmente dividida óleos gorduras etc Essas substâncias em geral são provenientes da erosão dos solos por efeito das chuvas e enxurradas especialmente nas zonas desmatadas da poluição das águas pelos esgotos ou resíduos industriais etc Figura 7 Figura 7 Origem natural e antropogênica das principais causas que provocam as alterações da turbidez das águas Segundo Pires sd o grau de turbidez depende não só da concentração e da natureza da matéria em suspensão como também do tamanho das partículas Assim se duas águas possuem o mesmo teor de matéria em suspensão será mais turva a que tiver matéria mais finamente dividida Por esta razão as expressões turbidez e matéria em suspensão não são rigorosamente equivalentes assim como os graus de turbidez não medem com exatidão a concentração determinada de substâncias em suspensão em sua natureza química Por exemplo uma água com turbidez 100 pode não ter exatamente cinco vezes mais matéria em suspensão do que outra água com turbidez 20 Quando a água possui em suspensão partículas grosseiras material arenoso etc que se depositam com rapidez chamase a esse material de sedimento Para exprimir esse sedimento em valores de turbidez é necessário agitar violentamente a amostra e fazendo imediatamente a determinação o que na prática nem sempre se consegue realizar de modo satisfatório Natural Antropogênica Inorgânica Partículas de rocha argila e silte Orgânica Pode ser provocada também pela presença de algas plâncton matéria orgânica e muitas outras substâncias como o zinco ferro manganês e areia resultantes do processo natural de erosão Origem Esgotos domésticos Efluentes industriais Microorganismos Erosão Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 17 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 17 de 27 B Importância da turbidez nos estudos de controle de qualidade das águas i Água bruta amplas variações sazonais Nas águas naturais a presença da turbidez provoca a redução de intensidade dos raios luminosos que penetram no corpo dágua influindo decisivamente nas características do ecossistema presente Quando sedimentadas estas partículas formam bancos de lodo onde a digestão anaeróbia leva à formação de gases metano e gás carbônico principalmente além de nitrogênio gasoso e do gás sulfídrico que é malcheiroso Seleção de técnicas de tratamento A Resolução CONAMA nº 3572015 que dispõe sobre os níveis de qualidade das águas naturais do território brasileiro inclui a turbidez como parâmetro de classificação Tabela 4 Tabela 4 Padrão de classificação de águas doces para o parâmetro turbidez segundo a Resolução CONAMA nº 3572015 CLASSE ESPECIAL CLASSE I CLASSE II CLASSE III CLASSE IV a ao abastecimento para consumo humano com desinfecção 3 b à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas e c à preservação dos ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral a ao abastecimento para consumo humano após tratamento simplificado b à proteção das comunidades aquáticas c à recreação de contato primário tais como natação esqui aquático e mergulho conforme Resolução CONAMA no 274 de 2000 d à irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam rentes ao solo e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película e e à proteção das comunidades aquáticas em Terras Indígenas a ao abastecimento para consumo humano após tratamento convencional b à proteção das comunidades aquáticas c à recreação de contato primário tais como natação esqui aquático e mergulho conforme Resolução CONAMA no 274 de 2000 d à irrigação de hortaliças plantas frutíferas e de parques jardins campos de esporte e lazer com os quais o público possa vir a ter contato direto e e à aquicultura e à atividade de pesca a ao abastecimento para consumo humano após tratamento convencional ou avançado b à irrigação de culturas arbóreas cerealíferas e forrageiras c à pesca amadora d à recreação de contato secundário e e à dessedentação de animais a à navegação e b à harmonia paisagística Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 18 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 18 de 27 40 uT 100 uT ii Água tratada para consumo humano controle operacional de ETAs água bruta água decantada água filtrada Nas estações de tratamento de água a turbidez conjuntamente com a cor é um parâmetro operacional de extrema importância para o controle dos processos de coagulaçãofloculação sedimentação e filtração Há uma preocupação adicional que se refere à presença de turbidez nas águas submetidas à desinfecção pelo cloro Estas partículas grandes podem abrigar microrganismos protegendoos contra a ação deste agente desinfetante Daí a importância das fases iniciais do tratamento para que a qualidade biológica da água a ser distribuída possa ser garantida E é por isso também que a cloração de esgotos sanitários tem seus efeitos limitados Água tratada filtrada indicador da remoção de partículas em suspensão microorganismos patogênicos protozoários A desinfecção da água principalmente a inativação de vírus é tanto mais eficaz quanto menor é a turbidez da água Atualmente está se exigindo água filtrada com turbidez menor que 05 uT preferencialmente inferior a 03 uT Ressaltase assim a necessidade de se dispor de meios para a determinação da turbidez a valores tão baixos como 01 uT e a importância deste parâmetro no controle de uma estação de tratamento Água tratada distribuída aspectos estéticos aceitação para consumo A turbidez também é um parâmetro que indica a qualidade microbiológica e não só estética das águas para abastecimento público A Portaria de potabilidade do Ministério da Saúde estabelece que o Valor Máximo Permitido é de 10 uT para água subterrânea desinfectada em 95 das amostras e água filtrada após tratamento completo ou filtração direta 05 uT em 95 das amostras e 50 uT como padrão de aceitação para consumo humano na rede de distribuição Para água resultante de filtração lenta o Valor Máximo Permitido é 10 uT em 95 das amostras conforme a Tabela do Padrão de turbidez para água pósfiltração ou prédesinfecção expressa no Anexo II da Portaria MS nº 29142014 TRATAMENTO DA ÁGUA VMP 1 Desinfecção água subterrânea 10 UT 2 em 95 das amostras Filtração rápida tratamento com completo ou filtração direta 053 UT 2 em 95 das amostras Filtração lenta 103 UT 2 em 95 das amostras NOTAS 1 Valor máximo permitido 2 Unidade de turbidez 3 Este valor deve atender ao padrão de turbidez e acordo com o especificado no 2 do art 30 Essa Portaria de potabilidade incorpora as preocupações internacionais relacionadas à transmissão de protozoários via abastecimento de água expressas na utilização da turbidez como indicador sanitário e na exigência de filtração de fontes superficiais de abastecimento Recomendase ainda o monitoramento de protozoários na água bruta Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 19 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 19 de 27 Essa norma inclui também recomendação que para a filtração rápida se estabeleça como meta a obtenção de efluente filtrado com valores de turbidez inferiores a 05 uT em 95 dos dados mensais nunca superior a 50 uT Notase que tal recomendação coincide com a abordagem da USEPA de 1989 para a remoção de cistos de Giardia mas o atual padrão norteamericano com vistas à remoção de oocistos de Cryptosporidium é de 03 uT O padrão de turbidez como padrão de potabilidade para filtração rápida é de 05 uT e para filtração lenta 10 uT C Determinação da turbidez A turbidez é determinada usualmente pelo princípio da nefelometria em célula fotoelétrica O nefelômetro consta de uma fonte de luz para iluminar a amostra e um detector fotoelétrico com um dispositivo para indicar a intensidade da luz espalhada em ângulo reto ao caminho da luz incidente Medese a quantidade de luz que emerge perpendicularmente a um feixe luminoso que atravessa a amostra acondicionada dentro de uma cubeta incolor e transparente Quanto maior a intensidade da luz espalhada maior será a turbidez da amostra analisada Em aparelhos de laboratório os padrões de comparação são preparados a partir de soluções de formazina ou de microesferas e a turbidez é expressa em unidades nefelométricas de turbidez uT O turbidímetro é o aparelho utilizado para a leitura direta Figura 8 este aparelho é constituído de um nefelômetro sendo a turbidez expressa em unidades nefelométricas de turbidez uT O nefelômetro consiste em uma fonte de luz para iluminar a amostra e um detector fotoelétrico com um dispositivo para indicar a intensidade da luz espalhada em um ângulo reto ao caminho da luz incidente A faixa de trabalho depende do aparelho utilizado podendo chegar até 10000 uT por exemplo Este procedimento é aplicável a águas brutas águas tratadas águas minerais águas de hemodiálise e águas residuárias para leituras de turbirdez a partir de 01 uT Figura 8 Turbidimetro AP 2000 Policontrol com os padrões de calibração ao lado Antes de fazer a medição da turbidez devese realizar a Calibração do nefelômetro da seguinte forma Preparar suspensões diluídas de turbidez em água destilada a partir da suspensão primária imediatamente antes do uso e descartar após o uso Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 20 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 20 de 27 Seguir o manual de instruções do aparelho Utilizar pelo menos um padrão para cada faixa de turbidez a ser avaliada O procedimento analítico segue os seguintes passos Ligar o aparelho 30 minutos antes da realização das análises para aquecimento Deixar as amostras a temperatura ambiente Calibrar o aparelho utilizando para isso os padrões que se não vierem prontos na compra do aparelho devem ser preparados a partir da solução estoque de formazina Homogeneizar a amostra agitando moderadamente para que não ocorra a formação de bolhas de ar Enxaguar a cubeta com a amostra e enxugála com papel absorvente neutro macio Colocar amostra na cubeta até a marca Fechar a cubeta Introduzir a cubeta no aparelho respeitando o alinhamento e efetuar a leitura na escala adequada em uT Os aparelhos digitais possuem recurso de troca automática de escala Fazer a leitura de turbidez Para determinação da turbidez consultar a Norma Técnica Nº LAPE005 LA Laboratório de Águas no Anexo I Interferências Como interferências na determinação da turbidez têmse a presença de detritos e materiais grosseiros em suspensão que se depositam rapidamente obtendo resultados mais baixos a cor real que interfere negativamente devido sua propriedade de absorver luz as bolhas de ar que por ventura sejam formadas podem ser eliminadas vertendo cuidadosamente o líquido na cubeta e sujeiras na cubeta provocarão resultados superestimados Um pouco de história A determinação da turbidez em águas iniciouse com o turbidímetro de vela de Jackson Este turbidímetro é constituído de um tubo de vidro graduado sob o qual se posiciona uma vela acesa À medida em que se adiciona amostra ao tubo e se observa pela outra extremidade em relação à vela a chama reduz de intensidade progressivamente até desaparacer por completo quando deverá ser efetuada a leitura na escala Este método obedece ao princípio da turbidimetria ou seja a fonte de luz e o observador encontramse em posições opostas ângulo de 180 e os resultados são expressos em UJT Unidade Jackson de Turbidez É impraticável tentar correlacionar a turbidez com o peso da matéria em suspensão Quanto mais subdividida uma fixada quantidade de uma dada substância maior será a turbidez Por esse motivo caiu em desuso a antiga unidade de turbidez em mgL de sílica Atualmente a determinação da turbidez é fundamentada no método de Jackson Consiste em se determinar qual a profundidade que pode ser vista a imagem da chama de uma vela através da água colocada em um tubo de vidro É limitada a valores de 25 a 1 000 unidades Jackson de Turbidez UJT ou JTU na abreviação em inglês A turbidez de 1000 UJT é equivalente a uma profundidade de apenas 23 cm No outro extremo do campo de medição a profundidade de 729 cm é equivalente a uma turbidez de 25 UJT Há uma variedade de equipamentos mais ou menos sofisticados para medir valores inferiores a 25 UJT porém os mais utilizados e provavelmente melhores são os nefelômetros Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 21 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 21 de 27 125 pH Potencial hidrogeniônico A Conceito O potencial hidrogeniônico representa a concentração de íons hidrogeniônico H em escala atilogarítmica dando uma indicação sobre a condição de acidez neutralidade ou alcalinidade da água Origem 1 Natural Dissolução de rochas absorção de gases da atmosfera oxidação da matéria orgânica fotossíntese 2 Antropogênica Despejos domésticos oxidação da matéria orgânica e Despejos industriais lavagem ácidas de tanques Segundo Pires sd na água pura H2O uma pequena fração das moléculas se encontram dissociadas em íons H e íons OH Não é correto falar em liberação de íons H em meio aquoso pois H está sempre hidratado e presente como íon hidrônio H3O A protólise da água deve ser representada pela equação H2O H2O H3O OH Para fins práticos consideramos a dissociação H2O H OH Em qualquer solução aquosa a 25C se a concentração de íons H for igual a 103 íons gramalitro a concentração de íons OH será igual a 1011 glitro Sabese que um litro de água pura contém 107 gl H Como é uma fração incômoda de se usar usase o termo pH que corresponde ao logaritmo do inverso da concentração hidrogeniônica Sorensen Assim na água a 25ºC temos Temos então uma escala de pH de 0 a 14 Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 22 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 22 de 27 7 Faixa ácida Faixa alcalina A neutralidade representa concentrações balanceadas de íons H e OH A maioria das águas naturais apresenta um pH compreendido entre 50 a 86 Significado do termo pH A relação existente entre um valor de pH e a concentração de íons H íon gl que ele representa pode ser explicada de várias maneiras O pH de uma solução é o negativo do logaritmo na base 10 da concentração de íons H pH log H O pH de uma solução é igual ao logaritmo na base 10 do inverso da sua concentração de íons H pH log 1 H Se H é escrita como potência de 10 então o valor correspondente de pH é o índice do seu termo exponencial sem o sinal negativo Se H 10372 íon gL pH 372 B Importância no controle de qualidade da água A Tabela 05 apresenta as principais importâncias do pH no controle de qualidade da água Tabela 5 Importância do pH no controle da qualidade da água Tratamento de Água Tratamento de Águas Residuárias Corpos dágua Valores de Referências Portaria MS nº 29142011 pH 60 a 95 Valores de Referências Padrão de Lançamento pH entre 5 e 9 para o lançamento direto nos corpos receptores Valores de Referências Resolução n 357 do CONAMA Valores diferentes de pH para diferentes faixas de pH afastado da neutralidade tende a afetar as taxas de crescimentos dos micro Valores afastados da neutralidade podem afetar a vida aquática 0 14 RESUMINDO pH menor que 7 solução ácida pH igual a 7 solução neutra pH maior que 7 solução alcalina Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 23 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 23 de 27 coagulação Qualidade da água bruta pH coagulação Processo de Coagulação Química As águas naturais turvas quando tratadas com sulfato de alumínio coagulam melhor na faixa de pH compreendido entre 50 a 80 As águas altamente coradas por sua vez coagulam melhor numa faixa mais ácida isto é entre 44 a 60 Correção de pH após lançamento de produtos químicos Variação de pH influência o equilíbrio dos compostos químicos acidez alcalinidade pH baixo potencial de corrosividade e agressividade nas tubulações e peças das águas de abastecimento Elas precisam ser corrigidas utilizando cal em doses adequadas pH elevado possibilidade de incrustações nas tubulações e peças das águas de abastecimento Controle desinfecção pH 8 comprometimento da eficiência da cloração As águas com pH menor que 72 são mais facilmente desinfectadas que aquelas que apresentam pH mais que 76 O pH é sem dúvida um dos mais importantes parâmetros utilizados no tratamento da água uma vez que existe um pH ótimo de floculação no qual se obtém o melhor tipo de floco portanto a melhor decantação organismos Variação de pH influência o equilíbrio dos compostos químicos Valores de pH elevados possibilitam a precipitação de metais Características do solo ou a presença de ácidos húmicos redução natural do pH águas subterrâneas rios amazônicos Atividade fotossintética consumo de CO2 elevação do pH solubilidade de diversas substâncias forma dos compostos químicos na água livre ou ionizada toxicidade C Determinação do pH O padrão absoluto para a determinação de pH é o eletrodo de hidrogênio mas o eletrodo de vidro é o mais comumente utilizado devido à sua maior facilidade de uso e manutenção Existe também uma série de indicadores que foram calibrados contra o eletrodo de hidrogênio para determinar suas características de Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 24 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 24 de 27 cor em diferentes níveis de pH permitindo assim estimar o pH por colorimetria Pelo método eletrométrico o pH é determinado por meio de um equipamento denominado pHmetro Figura 9 com eletrodo específico e soluções tampões pH 40 pH 70 e pH 100 O método baseiase na determinação da atividade hidrogeniônica de uma amostra utilizandose um sensor íon seletivo eletrodo em conjunto com um medidor de atividade iônica pHmetro O sensor em contato com a amostra mede a diferença de potencial causada pela atividade de íons hidrogênio presente na amostra e no sensor e envia ao pHmetro sob a forma de sinal elétrico que o converte em leitura direta de valor de pH Para determinação do pH consultar a Norma Técnica Nº LAPE006 LA Laboratório de Águas no Anexo I O procedimento segue as etapas abaixo Checar o aparelho com solução tampão de pH conhecido Antes de começar as leituras e entre uma amostra e outra devese lavar o eletrodo e a sonda com água desmineralizada e enxugar com papel absorvente Colocar em um becker a amostra mergulhar os eletrodos e aguardar estabilização Ligar o botão de pH e realizar a leitura Figura 9 Medidores de pH modelo de Bancada pH 250 Policontrol 226 Cloro Residual A Definição O cloro é um agente bactericida É adicionado durante o tratamento com o objetivo de eliminar bactérias e outros microorganismos que podem estar presentes na água O cloro é adicionado à água para eliminar bactérias ou outros organismos veiculadores de doenças controle de algas e remover cor e odores indesejáveis O cloro adicionado água forma rapidamente o ácido hipocloroso HClO também conhecido como cloro livre componente ativo responsável pela capacidade sanitária do cloro Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 25 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 25 de 27 O cloro livre reage com impurezas da água formando cloraminas e outros compostos nitrogenados Na forma combinada sua capacidade sanitária diminui e maiores teores de cloro são necessários para a desinfecção B Importância no controle de qualidade das águas Nas águas de abastecimento é mais importante que o cloro esteja na forma livre do que na forma combinada visto que o cloro livre tem maior efeito bactericida A presença de cloro livre disponível na água pelo menos 10 minutos depois que o cloro é adicionado e completamente misturado assegura a destruição de bactérias patogênicas O produto entregue ao consumidor deve conter de acordo com o Ministério da Saúde uma concentração mínima de 02 mgl miligramas por litro de cloro residual C Determinação do cloro residual livre A determinação da concentração mg L1 de cloro residual livre pode ser efetuada por meio de visualização colorimétrica disco comparador comumente usado método iodométrico para determinação em concentração maiores que 1 mgCl2 L1 método da titulação amperométrica para baixas concentrações de cloro residual 10 a 200 ig Cl2 L1 ou por espectrofotometria Figura 10 O método colorimétrico basease na oxidação da NNdietilpfenilendiamina DPD na ausência de íons iodeto e em meio tamponado pH 6265 em presença de cloro Cl2 ácido hipocloroso HCLO e íons hipoclorito OCl reage produzindo um produto de coloração rósea A presença de íons iodeto cataliza a reação fazendo com que o DPD reaja também com o cloro combinado cloro total IMPORTANTE Os resultados de ensaios de pH no laudo de análises devem conter apenas uma casa decimal Como também deve constar no laudo de resultados o valor da temperatura da amostra no momento em que foi realizada a análise de pH A frequência de calibrações do pHmetro depende da frequência de medições e da qualidade do instrumental Quando o instrumento é estável e as medições são frequentes as padronizações são menos frequentes No caso de as medições serem feitas ocasionalmente devese padronizar o instrumento antes do uso Cada instrumento vem normalmente acompanhado das instruções de calibração e uso A manutenção dos eletrodos assim como foi visto na calibração e uso também deve seguir as instruções que acompanham o equipamento Obs Se ao adicionar as três gotas de fenolftaleína a amostra permanecer incolor adicionar as três gostas de metil orange e prosseguir a marcha analítica Ministério da Educação Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Goiás DPAA2066 Tratamento de Águas de Abastecimento 54H72HA Pág 26 Curso Engenharia Ambiental e Sanitária Período Ano 7 Turno Matutino Professor Nolan Ribeiro Bezerra Carga Horária 108 horas 144 Aulas Material instrucional da disciplina de Tratamento de Águas de Abastecimento Página 26 de 27 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Von Sperling M Introdução a Qualidade das Águas e ao Tratamento de Esgotos V1 2ªed Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental UFMG Belo Horizonte 2004 BAIRD R B CLESCERI L S EATON AD RICE E W Standard Methods for the examination of water and wastewater 22 ed Washington DC 2012 Agência Nacional de Águas Ministério do Meio Ambiente Companhia Ambiental do Estado de São Paulo Secretaria de Meio Ambiente Governo do Estado de São Paulo Guia Nacional de Coleta e Preservação de Amostras Água Sedimento Comunidades Aquáticas e Efluentes Líquidos Brasília DF 2011 Instituto Adolfo Lutz Manual para Orientação Análise de Água no Instituto Adolfo Lutz São Paulo Julho de 2007