MQÁgua 29-09-2006

14

PARÂMETROS DE CARACTERIZAÇÃO

DE UMA MASSA DE ÁGUA Características Organolépticas: As características organolépticas compreendem a cor, o cheiro e o sabor. Origem da Cor:

− origem natural inorgânica, (p.ex. ferro e manganês); − origem orgânica, (animal ou vegetal); − origem industrial, (têxteis, pasta de papel, refinarias,

indústrias químicas). Cor aparente - a coloração da água tal como ela se

apresenta, isto é, com as matérias em suspensão. Cor verdadeira - aquela que a água apresenta após a

remoção das matérias em suspensão. O CHEIRO, pode definir-se como: − o conjunto de sensações apreendidas pelo sentido de

olfacto quando se está em presença de certas substâncias voláteis;

− a qualidade de cada sensação particular ou

individualizada provocada por cada uma daquelas substâncias.

O cheiro e o sabor são características subjectivas e, consequentemente, difíceis de medir.

MQÁgua 29-09-2006

15

PARÂMETROS DE CARACTERIZAÇÃO DE UMA MASSA DE ÁGUA

CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS: Temperatura Influência na:

− velocidade das reacções químicas; − na solubilidade dos gases; − na taxa de crescimento dos microrganismos; entre

outras. Turvação

Águas que contenham matérias em suspensão, que interferem com a passagem da luz através da água. Pode ser causada por matérias em suspensão de origem:

− orgânica ou inorgânica; − partículas coloidais (frequente em Lagos e Albufeiras) ou

sólidos de certas dimensões (rios em cheia).

MQÁgua 29-09-2006

16

Sólidos Totais É definida como a matéria que permanece como resíduo após evaporação de 103 a 105 ºC. Os sólidos totais podem ser divididos em:

− sólidos em suspensão; o inclui os sólidos sedimentáveis que decantam após

um período de 60 minutos; o sólidos não sedimentáveis;

− sólidos filtráveis; usualmente o filtro é escolhido de tal forma que o diâmetro mínimo dos sólidos em suspensão é cerca de 1 µ.

o sólidos coloidais, incluem as partículas, com um diâmetro aproximado compreendido entre 1 mµ e 1µ;

o sólidos dissolvidos; incluem moléculas orgânicas e

inorgânicas que estão em solução na água.

MQÁgua 29-09-2006

17

Sólidos Totais (cont.)

Cada uma das categorias referidas pode, ainda, ser classificadas de acordo com a sua volatibilidade a 600 ºC. Destina-se a averiguar as parcelas orgânica e inorgânica dos sólidos totais. À temperatura de 600 ºC:

− Sólidos Suspensos Voláteis; parte orgânica dos sólidos que volatiliza;

− Sólidos Suspensos Fixos; parte inorgânica permanece

sob a forma de cinzas.

MQÁgua 29-09-2006

18

pH É a concentração do ião hidrogénio [H+]. pH = - log10 [H+] (0 ≤ pH ≤ 14) Consoante os valores do pH, as águas classificam-se em: − águas ácidas, ( pH < 7 ); − águas neutras, ( pH = 7 ); − águas alcalinas, ( pH > 7 ).

O pH, para além de controlar a maior parte das reacções químicas na natureza, controla, também, a actividade biológica. A actividade biológica é, na maior parte dos casos, apenas possível para valores de pH compreendidos em 6 e 8. A acidez de uma água é principalmente devida à presença de anidrido carbónico (CO2) dissolvido; Sob o ponto de vista de saúde pública, a acidez (e a alcalinidade) de uma água tem relativamente pouca importância. No entanto, uma água ácida afecta a conservação de sistemas de saneamento básico e o funcionamento biológico de estações de tratamento de águas residuais. Assim, quando são utilizados processos de tratamento biológico há necessidade de manter os valores do pH entre 6 a 9,5. A alcalinidade das águas naturais é devida, principalmente, a sais de ácidos fracos, embora possam contribuir também bases fracas e fortes.

MQÁgua 29-09-2006

19

DUREZA (mg/L de Ca CO3) Designam-se águas duras aquelas que exigem muita quantidade de sabão para produzir espuma ou que dão origem a incrustações nas tubagens de água quente, nas panelas ou noutros equipamentos, nos quais a temperatura da água é elevada. Deve-se à presença de catiões metálicos bivalentes principalmente cálcio (Ca2+) e magnésio (Mg2+). Estes iões metálicos bivalentes estão, em geral, associados com o anião bicarbonato (HCO3

-), sulfato (S042-), cloreto (Cl-) e

nitrato (NO3-).

Com o aparecimento dos detergentes o problema da dureza, no que respeita ao consumo de sabão, perdeu o seu impacto. O problema é as incrustações. A dureza das águas naturais varia de lugar para lugar, sendo em geral:

− águas superficiais dureza menor; − águas subterrâneas dureza maior.

É habitual distinguir-se entre:

− dureza temporária (ou carbonatada); devida ao cálcio e ao magnésio que se encontram ligados aos bicarbonatos, e que são eliminados quando a água é fervida;

− dureza permanente (ou não-carbonatada); devida ao cálcio e ao magnésio que se encontram associados aos sulfatos, cloretos, nitratos, etc., e que não são eliminados quando a água é fervida.

MQÁgua 29-09-2006

20

Oxigénio Dissolvido (OD) (mg/L de O2) Todos os organismos vivos estão dependentes, de uma forma ou de outra, do oxigénio para manter a actividade metabólica que produz energia para o crescimento e para a reprodução. Nas massas de água, a solubilidade do oxigénio depende de:

− a pressão atmosférica; − a temperatura; − a salinidade.

A baixa solubilidade do oxigénio na água limita a capacidade de auto-depuração das águas naturais e torna necessário o tratamento das águas residuais antes da sua descarga nos meios receptores (linhas de água, lagos, naturais ou artificiais, e oceanos).

MQÁgua 29-09-2006

21

Carência de Oxigénio (mg/L de O2) Esta carência está relacionada com o metabolismo de utilização dos compostos orgânicos pelos organismos vivos (organismos heterotróficos). Resulta da transformação da matéria orgânica (compostos de carbono) em CO2 e H2O e é uma reacção catalisada por organismos heterotróficos que existem com abundância nas águas residuais. Excepto nos casos em que existem substâncias tóxicas, a fase de oxidação da matéria orgânica inicia-se quase de imediato. Presentemente, os métodos ou testes mais utilizados para medir a matéria orgânica na água são os seguintes:

− Carência bioquímica de oxigénio (CBO); − Carência química de oxigénio (CQO); − Valor ao permanganato ou oxidabilidade (VP); − Carbono orgânico total (COT).

MQÁgua 29-09-2006

22

CBO O CBO representa o oxigénio consumido pelos microrganismos na oxidação da matéria orgânica duma determinada água em condições aeróbias. Como este processo de oxidação é lento convencionou-se tomar, como parâmetro representativo do teor em matéria orgânica duma água, o valor da CBO ao fim de cinco dias de incubação, a 20 ºC (CBO5

20 ). A carência bioquímica de oxigénio, correspondente à oxidação bioquímica total da matéria orgânica, designa-se por carência última de oxigénio (CUO ou CBOu).

MQÁgua 29-09-2006

23

MQÁgua 29-09-2006

24

CQO O teste da CQO mede a quantidade de oxigénio necessária para oxidar quimicamente, em determinadas condições, a matéria orgânica presente numa água. Para este efeito, o oxigénio equivalente à matéria orgânica é medido pela utilização de um agente oxidante químico forte como o dicromato de potássio (K2 Cr2 O7). Dado que alguns compostos inorgânicos podem interferir com o teste, há que ter o cuidado prévio de os eliminar. Este teste é particularmente útil para medir a matéria orgânica em águas residuais industriais e domésticas que contenham compostos tóxicos para os microrganismos. VP O teste do valor ao permanganato (VP) ou oxidabilidade tem objectivos semelhantes ao da CQO, mas o agente oxidante químico utilizado é o permanganato de potássio (K2 Mn O4), um oxidante menos forte do que o dicromato de potássio e, por isso, a oxidabilidade não tem tanta sensibilidade como o CQO. COT O teste do Carbono Orgânico Total, aplica-se especialmente para águas com baixos teores de matéria orgânica, consiste na sua combustão rápida em aparelho especial e a altas temperaturas. O carbono orgânico é totalmente oxidado ou convertido em anidrido carbónico, cuja medição é feita através de um analisador de infravermelhos.

MQÁgua 29-09-2006

25

Medidor de OD numa garrafa de teste de CBO.

Respirómetro Electrolítico para a determinação do CBO.

MQÁgua 29-09-2006

26

Carência Bioquímica de Oxigénio Carbonatada (CBO C) Em geral, assume-se que sendo L o material que ainda falta oxidar que a reacção é de 1ª Ordem:

LKdtdL

1−=

Integrando tem-se,

tk

t eLL 10

−= Como o oxigénio y consumido na oxidação é dado por tLLy −= 0 vem

)e(Ly tK110−−=

para o caso particular do CBO5 vem

)e(Ly K1505 1 −−=

MQÁgua 29-09-2006

27

Carência Bioquímica de Oxigénio Carbonatada (CBO C) K1 é um parâmetro que depende do tipo de matéria orgânica e da temperatura.

Grau de tratamento Taxa de Oxidação K1 (d-1)@20ºC

Sem tratamento 0,3 a 0,4

Primário/Secundário 0,1 a 0,3

Lamas activadas 0,05 a 0,1

O efeito da temperatura é dado aproximadamente por

( ) ( ) ( ) 202011 04,1 −= T

T KK

Uma estimativa do CBO carbonatado último pode ser obtida tendo em conta que a completa estabilização do Carbono Orgânico necessita de cerca de 2,7 mg de oxigénio para 1 mg de carbono que é oxidado, ou seja

orgCL 7,20 ≈ C (12 mg) O2 (32 mg)

MQÁgua 29-09-2006

28

Problema: Determine a 20º C o CBO ao fim de 1 dia e o CBOu de uma água residual cujo CBO5 a 20º C é 200 mg/L. A constante de reacção (K1) = 0,23 d-1. Para essa mesma água residual determine o CBOu a 15º C.