UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO gua e efluentes Caractersticas

UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO Água e efluentes Características físico-químicas Prof. Marcelo Hemkemeier Prof. Paulo Roberto Koetz 1

Águas. Características físico-químicas q. Parâmetros físicos § Odor § Cor § Temperatura § Viscosidade 2

Águas. Características físico-químicas q. Parâmetros físico-químicos § p. H § Sólidos totais fixos e voláteis § Sólidos suspensos fixos e voláteis § Sólidos dissolvidos fixos e voláteis § Sólidos decantáveis 3

Águas. Características físico-químicas q. Parâmetros químicos orgânicos § DBO § DQO § COT (carbono orgânico total) § Oleos e gorduras 4

Águas. Características físico-químicas q. Parâmetros químicos inorgânicos § § § § § Alcalinidade Nitrogênio total Nitrogênio amoniacal Nitratos NO 3 + Nitritos NO 2 NOx Fósforo Sulfetos Sulfatos Metais: Fe, Al, Sn, Co, Li Metais pesados: Cd, Mo, Pb, Hg 5

Águas. Características físico-químicas q. Temperatura § Termômetros químicos ou eletrônicos. q. Cor § Não é determinada quantitativamente no Brasil. § O efluente não deve ter uma coloração que altere o aspecto visual do corpo receptor. q. Odor § Não é determinado quantitativamente. 6

Águas. Características físico-químicas q. Espuma § A determinação é visual. • descarga de detergentes não biodegradáveis. § Espumas facilmente desfeitas • presença de proteína solúvel. q. Turbidez § Matéria em suspensão § Terra § Matéria orgânica finamente dividida e microorganismos § Turbidímetro. 7

Águas. Características físico-químicas q Sólidos totais (ST) § Uma alíquota da amostra é secada a uma temperatura de 103 ºC - 105ºC, até peso constante § A matéria orgânica ou mineral pode se volatilizar, o que é causa de erros. q Sólidos suspensos totais (SST) § Uma alíquota da amostra é filtrada em lã de vidro ou em membrana de fibra de vidro, de 4, 7 mm de diâmetro e 0, 47 μm de porosidade (Millipore AP 40) § O material filtrado e a membrana é secado à 103 ºC 105º C. q Sólidos dissolvidos totais (SDT) § O valor de sólidos totais menos o valor de sólidos suspensos totais. 8

Águas. Características físico-químicas q. Sólidos fixos totais (SFT) § Uma alíquota da amostra é submetida a uma calcinação à 550ºC § O resíduo é pesado até peso constante § Pode haver perda de peso por volatilização parcial ou aumento de peso por formação de óxidos. q. Sólidos voláteis totais (SVT) § O valor de sólidos totais menos o valor de sólidos fixos totais § matéria orgânica constituinte da água 9

Águas. Características físico-químicas q. Sólidos sedimentáveis (decantáveis) § Determinados pela medida do volume de sólidos que sedimentam após uma hora de decantação da amostra 10

Águas. Características físico-químicas q. Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) § O mais antigo dos testes de caracterização das cargas poluidoras ainda em uso § Quantidade de oxigênio consumida por uma alíquota de amostra de efluente • diluída com água saturada de oxigênio dissolvido (O. D), nutrientes e tampões • inoculada de microorganismos • sob condições especiais • O teste padrão do “Standard Methods” determina uma incubação a 20 ºC por 5 d. 11

Águas. Características físico-químicas q. DBO § Vantagens • A melhor aproximação com o fenômeno que ocorre na natureza, pois se trata de uma oxidação biológica. • Existe, depois de décadas de emprego deste parâmetro, uma grande quantidade de dados acumulados, que servem como valores comparativos e orientativos. 12

Águas. Características físico-químicas q. DBO § Desvantagens • • • Ele não determina a totalidade da matéria oxidável. Possibilidade da presença de inibidores. Presença de redutores (sulfetos e íons ferrosos). Erros de diluição ou de escolha do inóculo. Testes na 2ª ou 3ª feira terminam no sábado ou domingo. • Frascos de incubação e capacidade de estufa a 20ºC. 13

Águas. Características físico-químicas q. Demanda Química de Oxigênio (DQO) § Quantidade de matéria orgânica oxidada pelo dicromato de potássio (K 2 Cr 2 O 7) em meio ácido sob refluxo § O teste é de fácil execução, mas deve ser realizado com cuidado. 14

Águas. Características físico-químicas 420 nm 600 nm <100 mg/L > 100 mg/L 15

Águas. Características físico-químicas q. Demanda Química de Oxigênio (DQO) § Compostos orgânicos • oxidam mais de 95% a 100%. § Compostos orgânicos volatéis • reagem de acordo com o seu contato com o oxidante § Compostos alifáticos de cadeia reta • oxidados mais efetivamente em presença de sulfato de prata. 16

Águas. Características físico-químicas q. Demanda Química de Oxigênio (DQO) § Os cloretos são os principais interferentes § precipitam a prata e inativam o íon prata. § Também formam íon crômico reagindo com o dicromato. 17

Águas. Características físico-químicas q. DQO § Redução da interferência dos cloretos § Complexação dos cloretos com Hg. SO 4. § 50 mg de Hg. SO 4 para 2, 5 m. L da amostra • Cl < 2 000 mg. L-1 § A relação Hg. SO 4/Cl-1= 10: 1 q. Se Cl-1 > 2 000 mg. L-1 § use a técnica específica do SMWW. 18

Águas. Características físico-químicas q. Demanda Química de Oxigênio (DQO) § Interferências § Ferro ferroso, sulfetos, manganoso • são oxidados quantitativamente § Nitritos consomem 1, 1 mg O 2/mg N-NO 2 § A amônia e seus derivados não dão DQO. § Os haletos interferem 19

Águas. Características físico-químicas q. Carbono orgânico total (COT) § Quantidade de CO 2 produzida pela oxidação catalítica a 900ºC da matéria orgânica § Não determina substâncias não orgânicas (sulfitos ou compostos nitrogenados) que dão “demanda de oxigênio”. § Vantagens • O método é fácil e reprodutível • Ideal quando a amostra contém matéria orgânica como componente principal. § Desvantagens • O aparelho é caro e exige manutenção especializada. 20

Águas. Características físico-químicas q. Nitrogênio § Nitrogênio amoniacal total e nitrogênio amoniacal § NT – N-NH 3 • Ciclo do nitrogênio • A forma sob a qual se apresenta o nitrogênio numa água indicação do estágio da poluição 21

Águas. Características físico-químicas q. Nitrogênio § Proteínas § bases amoniacais § Amônia § Nitritos § Nitratos § óxido nitroso. qmethemioglobinemia 22

Águas. Características físico-químicas q. Determinação do NT § Digestão ácida da amostra • ácido sulfúrico (H 2 SO 4) • nitrogênio orgânico em inorgânico. § A amostra digerida é destilada por arraste de vapor • sob a forma de nitrogênio amoniacal • deslocamento com hidróxido de sódio. § A amônia recolhida em solução fraca de ácido bórico • titulação com solução de ácido sulfúrico • Determina a quantidade de NT 23

Águas. Características físico-químicas q. Determinação do NT 24

Características físico-químicas dos efluentes Determinação do N-NH 3 + H 2 O ® NH 4 OH + H 2 SO 4 ® (NH 4)2 SO 4 + 2 H 2 O 25

Características físico-químicas dos efluentes Fósforo Fosfatos, ortofosfatos, polifosfatos orgânicos ou minerais. Proliferação de algas, que prejudicam e encarecem os tratamentos de água potável. Determinação Colorimetria. Método do metavanadato Método do ácido ascórbico Método do ácido fenoldissulfônico 26

Características físico-químicas dos efluentes Sulfatos Turbidimetria Os íons sulfato reagem com Ba. Cl 2. Os sulfatos são laxativos em águas de abastecimento. Em tratamento de efluentes, eles se reduzem a sulfetos Sulfetos Iodometria Os sulfetos são responsáveis pelo mau cheiro em processos anaeróbios 27

Características físico-químicas dos efluentes Nitratos e nitritos Nitritos Análises colorimétrica Nitratos Redução de nitratos com Cádmio metálico e análise colorimétrica de nitritos. 28

Características físico-químicas dos efluentes Óleos e graxas Análise gravimétrica. A determinação de óleos e graxas é difícil devido à complexidade das moléculas envolvidas e à dificuldade de amostragem e de tomada de alíquotas. 29

Características físico-químicas dos efluentes Óleos e gorduras 30

Características físico-químicas dos efluentes Substâncias minerais A presença de substâncias minerais é importante desde que a água que recebe os efluentes seja posteriormente usada para o abastecimento doméstico. Na agroindústria, o principal componente mineral é o sódio das salmouras, das salgas e de detergentes. Acidez e alcalinidade A acidez e a alcalinidade são devidos à presença de ácidos orgânicos e minerais, sais de ácidos ou bases fracas e substâncias alcalinas. 31

Características físico-químicas dos efluentes Surfactantes São os agentes tensoativos dos sabões e detergentes sintéticos. Provocam espuma nos corpos receptores, criando problemas estéticos, sendo estes diminuídos pela introdução de detergentes biodegradáveis. Compostos tóxicos Tem uma importância limitada como parâmetros de poluição na indústria de alimentos 32

Características físico-químicas dos efluentes A referência padrão para as análises físicoquímicas de efluentes é o “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater¨ APHA. 33

Características físico-químicas dos efluentes SIGNIFICADO SANITÁRIO DE ALGUNS PAR METROS Alcalinidade Efeito tampão e sabor Alumínio Não tóxico. Sedimentação nas tubulações. Antimônio Perigoso se >0, 01 mg. L-1. Só é menos tóxico que o arsênio. 34

Características físico-químicas dos efluentes SIGNIFICADO SANITÁRIO DE ALGUNS PAR METROS Arsênio Presente normalmente no corpo humano. Sistêmico. Cumulativo nos peixes - náuseas, vômito, diarréia, dores abdominais, coma, morte. Bário Estimulante muscular (coração). 1 mg. L-1. Dose fatal 550 – 600 mg. L-1. Berilio 11, 0 mg. L-1 em águas não duras. 35

Características físico-químicas dos efluentes SIGNIFICADO SANITÁRIO DE ALGUNS PAR METROS BCP Bifenil policlorados mg. L-1. Bi Prejudica os dentes. Sem limites. Boro Borismo - Em grande quantidade afeta o sistema nervoso central. Não tem limites. 36

Características físico-químicas dos efluentes SIGNIFICADO SANITÁRIO DE ALGUNS PAR METROS Cadmio Altamente tóxico - Causa mortes em seres humanos - 0, 010 mg. L-1. Provoca mudanças histológicas em várias partes do corpo. Calcio Só provoca dureza na água. Chumbo Pb 0, 1 mg. L-1. Cumulativo. Neurológicos mentais. SNC, anemia. 37

Características físico-químicas dos efluentes SIGNIFICADO SANITÁRIO DE ALGUNS PAR METROS Cianeto - 0, 2 mg. L-1. Série nitrogenada - NH 3 - NO 2 - NO 3 - N 2 Selênio - Discutível. Essencial ao metabolismo dos recém nascidos. Citado como carcinogênico. CN-1 - Pode ocorrer até 0, 2 mg. L-1 em águas naturais. Age direto na hemoglobina do sangue. Obs. : A referência padrão para as análises físico-químicas de efluentes é o “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. APHA. 38

Características físico-químicas dos efluentes SIGNIFICADO SANITÁRIO DE ALGUNS PAR METROS Cianeto 0, 2 mg. L-1. Selênio Discutível. Essencial ao metabolismo dos recém nascidos. Citado como carcinogênico. CN-1 Pode ocorrer até 0, 2 mg. L-1 em águas naturais. Age direto na hemoglobina do sangue. 39

Identificação q. Prof. Paulo Roberto Koetz § koetz@upf. br § http: //usuarios. upf. br/~koetz § Tel. 54 33168100 Ramal 8747 § Tel. Res. 54 33156981 40