Prof. Dr. Roque Passos Piveli Prof. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho

Apresentação em tema: "Prof. Dr. Roque Passos Piveli Prof. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho"— Transcrição da apresentação:

1 Prof. Dr. Roque Passos Piveli Prof. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho
ESCOLA POLITÉCNICA DA USP DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E SANITÁRIA PHD SANEAMENTO AMBIENTAL Água e Bacia Hidrográfica Caracterização da Qualidade da Água Prof. Dr. Roque Passos Piveli Prof. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho

2 CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA
Características físicas Características químicas Características microbiológicas

3 CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA

4 CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA
Portaria NO (29/12/2002) Decreto Estadual NO (08/09/1976) Resolução CONAMA NO 20 (18/06/1986)

5 CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA
Características Físicas Turbidez Cor aparente e cor real Odor e sabor Temperatura

6 CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA
Características Físicas Série de sólidos Condutividade

7 CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA
Características Químicas pH Oxigênio dissolvido Alcalinidade

8 CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA
Características Químicas Demanda bioquímica de oxigênio (DBO) Demanda química de oxigênio (DQO) Carbono Orgânico Total (COT)

9 CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA
Características Químicas Material solúvel em n-hexano (Óleos e graxas) Alcalinidade Dureza

10 CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA
Características Químicas Série de Nitrogênio Série de Fósforo Metais Pesados Compostos orgânicos sintéticos e voláteis

11 CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA
Características Microbiológicas Coliformes fecais Coliformes totais Contagem de bactérias heterotróficas

12 CARACTERIZAÇÃO DA QUALIDADE DA ÁGUA
Características Microbiológicas Contagem de algas Avaliação hidrobiológica Cistos de protozoários Vírus

13 pH – Importância Sanitária
Manutenção da vida aquática Controle de processos de tratamento biológico e físico-químicos Controle de operação de ETA’s

14 pH Dissociação da Água

15 pH Dissociação da Água

16 pH Constante de equilíbrio e efeito da temperatura
Kw pH de uma solução neutra 0, 7,47 15 0, 7,18 20 0, 7,08 25 1, 7,00 30 1, 6,92 40 2, 6,76

17 pH Padrões de Qualidade e Emissão
Padrão de Qualidade e Emissão Resolução Conama 20 (18/06/1986) pH entre 6,0 e 9,0 (Qualidade) pH entre 5,0 e 9,0 (Emissão) Padrão de Emissão Decreto Estadual 8.468 (08/09/1976) pH entre 5,0 e 9,0

18 Temperatura Importância Sanitária
Manutenção da vida aquática Controle de processos biológicos de tratamento Padrão de emissão de efluentes em corpos receptores

19 Temperatura Padrões de Qualidade e Emissão
Padrão de Emissão Decreto Estadual 8.468 (08/09/1976) Temperatura inferior a 40 0C Padrão de Emissão Resolução Conama 20 (18/06/1986) Temperatura inferior a 40 0C, não excedendo a 30 0C no corpo receptor

20 TURBIDEZ Definição Turbidez
Definicão: Capacidade de interferência de passagem de luz em uma amostra em função da presença de material coloidal e em suspensão

21 TURBIDEZ ASPECTOS GERAIS
Parâmetro que, de forma indireta, fornece informações acerca da concentração de partículas em suspensão e coloidal presente na fase líquida Análise rápida e confiável, podendo ser executada por meios de equipamentos em bancada ou “on-line”

22 TURBIDEZ Padrões de Potabilidade e Qualidade
Padrão de Potabilidade 1,0 UNT (Água filtrada) 5,0 UNT (Sistema de distribuição) Padrão de Qualidade Resolução Conama 20 (18/06/1986) Classe 2: Até 100 UNT

23 COR REAL E APARENTE DEFINIÇÕES
Definicão: Capacidade de uma amostra em transmitir luz visível em um comprimento de onda sensível ao olho humano

24 COR REAL - ORIGEM

25 COR REAL – ORIGEM ESTRUTURA QUÍMICA PROPOSTA

26 COR REAL - ORIGEM

27 Tratamento Convencional de Águas de Abastecimento
Manancial Coagulação Floculação Sedimentação Filtração Desinfecção Fluoretação Correção de pH Água final Agente oxidante CAP Coagulante Alcalinizante Polímero Flúor

28 Agentes oxidantes e sua aplicação do tratamento de águas de abastecimento
Cloro (Cloro gasoso, hiploclorito de sódio e hipoclorito de cálcio) Cloraminas Permanganato de potássio Dióxido de cloro Ozônio Peroxônio (O3 + H2O2) Peróxido de hidrogênio

29 FORMAÇÃO DE THM’s Qualidade da água bruta Operação da coagulação

30 FORMAÇÃO DE THM’s Tipo e dosagem de agente oxidante

31 SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO
THM’s : 100 µg/l (80 µg/l – EUA) Ácidos haloacéticos: (60 µg/l – EUA) Bromato : 25 µg/l (10 µg/l – EUA) Clorito : 0,2 mg/l (1,0 mg/l – EUA) Cloro livre : 4,0 mg/l (EUA) Dióxido de cloro : 0,8 mg ClO2/l (EUA)

32 SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO
Qualidade da água bruta (Aspectos sazonais) Tipo e dosagem de agente oxidante empregado na operação da ETA Operação do processo de coagulação

33 SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO
Operação do sistema de distribuição de água (Aspectos hidráulicos) Condição microbiológica das adutoras e redes de distribuição

34 MINIMIZAÇÃO DA FORMAÇÃO DE SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO
Remoção dos compostos orgânicos precursores (Otimização do processo de coagulação) Mudança do agente oxidante

35 MINIMIZAÇÃO DA FORMAÇÃO DE SUB-PRODUTOS DA DESINFECÇÃO
Remoção dos sub-produtos da desinfecção Controle da qualidade da água bruta diretamente no manancial (Gerenciamento da qualidade da água na bacia hidrográfica)

36 COR REAL E APARENTE PADRÕES DE POTABILIDADE E QUALIDADE
Cor aparente Padrão de Potabilidade 15 U.C (Sistema de distribuição) Padrão de Qualidade Resolução Conama 20 (18/06/1986) Classe 2: Até 75 U.C

37 ODOR E SABOR Odor e Sabor
Importância Sanitária: Manutenção da característica estética da água tratada, possibilitando a sua aceitação para fins de consumo humano Padrão de Potabilidade Não objetável

38 ODOR E SABOR ORIGEM Presença de compostos orgânicos sintéticos originado a partir de fontes antropogênicas Presença de compostos orgânicos naturais extracelulares originado a partir de fontes biogênicas (MIB, Geosmin, etc...)

39 ODOR E SABOR ORIGEM Presença de compostos inorgânicos originado a partir do próprio manancial (Ferro, SDT, sulfetos, etc...) Gosto e odor oriundo do processo de tratamento (Presença agentes oxidantes residuais, podendo-se citar cloro livre e combinado, dióxido de cloro, etc...)

40 ODOR E SABOR ORIGEM Gosto e odor gerado na rede de distribuição de água, geralmente quando a circulação da mesma é deficiente ao longo do sistema

41 SÉRIE DE SÓLIDOS DEFINIÇÃO
Definicão: Material remanescente da evaporação de uma amostra líquida a uma temperatura de 103 0C

42 SÉRIE DE SÓLIDOS CLASSIFICAÇÃO
Sólidos sedimentáveis Sólidos em suspensão totais Sólidos dissolvidos totais Teor de sólidos Fração de fixos e voláteis Importância Sanitária: Quantificação indireta das características estéticas e físico-químicas da fase líquida

43 SÉRIE DE SÓLIDOS SUSPENSÃO x DISSOLVIDOS

44 SÉRIE DE SÓLIDOS TOTAIS e VOLÁTEIS

45 SÉRIE DE SÓLIDOS Série de Sólidos Padrão de Emissão
Resolução Conama 20 (18/06/1986) Sólidos sedimentáveis até 1,0 ml/l em teste de uma hora em cone “imhoff” Série de Sólidos Padrão de Emissão Decreto Estadual 8.468 (08/09/1976) Sólidos sedimentáveis até 1,0 ml/l em teste de uma hora em cone “imhoff”

46 SÉRIE DE SÓLIDOS Série de Sólidos Padrão de Qualidade
Resolução Conama 20 (18/06/1986) Sólidos dissolvidos totais (SDT) inferior a 500 mg/l Série de Sólidos Padrão de Potabilidade Portaria 1.469 (29/12/2000) Sólidos dissolvidos totais (SDT) inferior a mg/l

47 OXIGÊNIO DISSOLVIDO Oxigênio Dissolvido Importância Sanitária:
Manutenção e proteção da vida aquática Operação de sistemas biológicos aeróbios

48 OXIGÊNIO DISSOLVIDO EQUILÍBRIO QUÍMICO
Pressão parcial de O2 constante Atmosfera O2(g) O2(l) Água

49 OXIGÊNIO DISSOLVIDO EQUILÍBRIO QUÍMICO
Oxigênio Dissolvido – Constante de equilíbrio Composto KH (bar.L/mol) Oxigênio 790 Nitrogênio 1560 Dióxido de carbono 30,2 Benzeno 0,22

50 OXIGÊNIO DISSOLVIDO EQUILÍBRIO QUÍMICO
Oxigênio Dissolvido – Solubilidade e temperatura

51 OXIGÊNIO DISSOLVIDO ASPECTOS CINÉTICOS NA TRANSFERÊNCIA DE MASSA
Oxigênio Dissolvido – Processos de Reaeração

52 OXIGÊNIO DISSOLVIDO CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Oxigênio Dissolvido – Processos de Consumo

53 Aspectos teóricos Metabolismo celular
Produção de Energia Oxidação de compostos orgânicos Oxidação de compostos inorgânicos Consumo de Energia Síntese celular e crescimento Motilidade Transporte ativo Manutenção de processos vitais

54 Aspectos teóricos Metabolismo celular
Respiração Compostos reduzidos Compostos oxidados Crescimento Fonte de carbono Biomassa

55 Aspectos teóricos Metabolismo celular
Respiração Compostos oxidados Compostos reduzidos Aceptor de elétrons Respiração endógena Calor Manutenção Crescimento Fonte de carbono Biomassa Resíduos

56 Aspectos teóricos Metabolismo celular
Oxigênio (Aeróbio) ACEPTORES DE ELÉTRONS Nitrato (Anóxico) Sulfato e CO2 (Anaeróbio)

57 Aspectos teóricos Metabolismo celular
Catabolismo Energia Matéria orgânica não biodegradável Matéria orgânica Anabolismo Síntese celular Nutrientes

58 Aspectos teóricos Metabolismo celular
Microrganismos CO2 + NH3 + Energia COHNPS + O2 Microrganismos COHNPS + O2 + Nutrientes CO2 + NH3 + C5H7NO2 + Produtos finais C5H7NO2 + 5O2 CO2 + 2H2O + NH3 + Energia

59 Aspectos teóricos Metabolismo celular
Nitrificação Remoção de compostos orgânicos em estado solúvel coloidal e particulado

60 OXIGÊNIO DISSOLVIDO PADRÕES DE QUALIDADE
Padrão de Qualidade Resolução Conama 20 (18/06/1986) Corpos d’água Classe 2 OD ≥ 5,0 mg O2/L Corpos d’água Classe 4 OD ≥ 2,0 mg O2/L Oxigênio Dissolvido Padrão de Qualidade Decreto Estadual 8.468 (08/09/1976) Corpos d’água Classe 2 OD ≥ 5,0 mg O2/L Corpos d’água Classe 4 OD ≥ 0,5 mg O2/L

61 DBO CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) Definição: Quantidade de oxigênio requerida por microrganismos aeróbios para a oxidação de compostos orgânicos presentes na fase líquida

62 DBO IMPORTÂNCIA SANITÁRIA
Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) Importância Sanitária: Avaliação quantitativa da concentração de material orgânico presente na fase líquida (rios, lagos, reservatórios, esgotos sanitários e efluentes industriais)

63 DBO IMPORTÂNCIA SANITÁRIA
Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) Importância Sanitária: Avaliação da eficiência de sistemas de tratamento de esgotos sanitários e efluentes industriais

64 DBO IMPORTÂNCIA SANITÁRIA
Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) Importância Sanitária: Avaliação indireta da quantidade de material orgânico biodegradável presente na fase líquida

65 DBO REAÇÃO DE OXIDAÇÃO BIOLÓGICA
Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) Compostos orgânicos Oxigênio consumido Produtos Finais

66 DBO REAÇÃO DE OXIDAÇÃO BIOLÓGICA
Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) DBO remanescente Consumo de Oxigênio (mg O2/L) DBO última ou carbonácea DBO consumida 5 dias 20 dias dias

67 DBO REAÇÃO DE OXIDAÇÃO BIOLÓGICA
Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) DBO consumida Consumo de Oxigênio (mg O2/L) DBO remanescente DBO última ou carbonácea dias DBOU = DBOC + DBOR

68 DBO REAÇÃO DE OXIDAÇÃO BIOLÓGICA
Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) dias Consumo de Oxigênio (mg O2/L) DBO consumida DBO remanescente DBO última ou carbonácea DBOU = DBOC + DBOR

69 DBO REAÇÃO DE OXIDAÇÃO BIOLÓGICA
Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) dias Consumo de Oxigênio (mg O2/L) DBO consumida DBO remanescente DBO última ou carbonácea DBOU = DBOC + DBOR Tipo de substrato kd Temperatura Tipo de microrganismos 0,12 d-1 a 0,46 d-1

70 DBO REAÇÃO DE OXIDAÇÃO BIOLÓGICA
Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) dias Consumo de Oxigênio (mg O2/L) DBO consumida DBO remanescente DBO última ou carbonácea Sem introdução de oxigênio Temperatura controlada Presença de microrganismos Nutrientes (N,P,K, etc...) Período de incubação fixo (5 dias) pH adequado

71 DBO carbonácea e nitrogenada
Nitrificação

72 DBO PADRÕES DE EMISSÃO DBO5,20 Padrão de Emissão Resolução Conama 20
(18/06/1986) Não há padrão de emissão para o parâmetro DBO5,20 DBO5,20 Padrão de Emissão Decreto Estadual 8.468 (08/09/1976) DBO5,20 inferior a 60 mg O2/L

73 DBO PADRÕES DE QUALIDADE
Padrão de Qualidade Resolução Conama 20 (18/06/1986) – Classe 2 DBO5,20 inferior a 5,0 mg O2/L OD igual ou superior a 5,0 mg O2/L Padrão de Qualidade Decreto Estadual 8.468 (08/09/1976) – Classe 2 DBO5,20 inferior a 5,0 mg O2/L OD igual ou superior a 5,0 mg O2/L

74 DQO CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
Demanda Química de Oxigênio (DQO) Definição: Quantidade equivalente de oxigênio requerida por processo de oxidação química para a oxidação de compostos orgânicos presentes na fase líquida

75 DQO IMPORTÂNCIA SANITÁRIA
Demanda Química de Oxigênio (DQO) Importância Sanitária: Avaliação quantitativa da concentração de material orgânico presente na fase líquida (rios, lagos, reservatórios, esgotos sanitários e efluentes industriais)

76 DQO IMPORTÂNCIA SANITÁRIA
Demanda Química de Oxigênio (DQO) Importância Sanitária: Avaliação da eficiência de sistemas de tratamento de esgotos sanitários e efluentes industriais

77 DQO IMPORTÂNCIA SANITÁRIA
Demanda Química de Oxigênio (DQO) Importância Sanitária: Avaliação indireta da quantidade de material orgânico presente na fase líquida

78 DQO REAÇÃO DE OXIDAÇÃO QUÍMICA
Demanda Química de Oxigênio (DQO) Agente oxidante Compostos orgânicos Produtos Finais

79 DQO Aspectos Analíticos
Agente oxidante: Dicromato de Potássio Condição do ensaio: meio ácido, mediante o emprego de H2SO4 Emprego de temperatura elevada e reação de oxidação catalizada por sulfato de prata

80 DQO Aspectos Analíticos
A sua execução pode ser efetuada por meios de “kits” analíticos, empregando-se baixos volumes de reagentes

81 DBO e DQO Discussão Em teoria, a DQO deveria ser igual a DBO carbonácea. Diferenças ? Alguns compostos orgânicos são de difícil biodegradação (lignina, etc...) que, por sua vez são passíveis de oxidação química. Presença de compostos inorgânicos que são oxidados pelo dicromato de potássio. Alguns compostos orgânicos podem ser tóxicos aos microrganismos empregados no ensaio de DBO.

82 DBO e DQO Questões de Ordem Geral
DBO: Quantificação indireta da concentração de compostos orgânicos biodegradáveis DQO: Quantificação indireta da concentração de compostos orgânicos de modo geral Portanto, via de regra, DQO é sempre maior do que a DBO (Esgoto sanitário: DQO/DBO ~ 2

83 DBO e DQO Questões de Ordem Geral
DBO: Execução do ensaio é demorada, da ordem de 5 dias DQO: Análise relativamente rápida, da ordem de 3 horas Portanto, via de regra, DQO é um parâmetro de mais fácil execução e menos sujeito a erros experimentais

84 NITROGÊNIO Ciclo do Nitrogênio

85 NITROGÊNIO Ciclo do Nitrogênio

86 NITROGÊNIO Ciclo do Nitrogênio
Espécies de interesse em Engenharia Ambiental Nitrogênio Orgânico Nitrogênio Amoniacal Nitrogênio Kjedahl Nitrito Nitrato

87 FÓSFORO Ciclo do Fósforo

88 FÓSFORO Ciclo do Fósforo

89 FÓSFORO Ciclo do Fósforo
Espécies de interesse em Engenharia Ambiental Fósforo Total Fósforo particulado e solúvel Fosfatos condensados Ortofosfatos

90 ENXOFRE Ciclo do Enxofre

91 ENXOFRE Ciclo do Enxofre

92 ENXOFRE Ciclo do Enxofre
Espécies de interesse em Engenharia Ambiental Sulfetos (H2S) Sulfito (SO3-2) Sulfato (SO4-2)

93 Muito Obrigado !!!