I-006 EFEITOS NA TURBIDEZ, COR, PH, FE E MN DA APLICAÇÃO DE OZÔNIO (O 3 ) EM ÁGUA DE ABASTECIMENTO

Transcrição

1 I-006 EFEITOS NA TURBIDEZ, COR, PH, FE E MN DA APLICAÇÃO DE OZÔNIO (O 3 ) EM ÁGUA DE ABASTECIMENTO Danilo Augusto Faria (1) Técnico em Hidrologia. Graduando em Engenharia Ambiental pela Universidade Braz Cubas (UBC), Mogi das Cruzes, SP, Brasil. Willfredo Melquiades Irrazabal Urruchi Professor na UBC. Pesquisador no Instituo Tecnológico de Aeronáutica (ITA), Departamento de Física, Laboratório de Plasmas e Processos, São José dos Campos, SP, Brasil. Choyu Otani Professor Pesquisador no ITA, Departamento de Física, Laboratório de Plasmas e Processos, São José dos Campos, SP, Brasil. Marcos Massi Professor na UBC. Pesquisador no ITA, Departamento de Física, Laboratório de Plasmas e Processos, São José dos Campos, SP, Brasil. Endereço (1) : Rua Joaquim José da Silva, 36 Jardim Bela Vista - Salesópolis - SP - CEP: Brasil - Tel: (11) danilo_faria@ig.com.br RESUMO Nos dias atuais, devido principalmente ao impacto das ações humanas no meio ambiente, a disponibilidade e a qualidade dos mananciais, com finalidade de abastecimento público, está cada vez mais comprometida. Dessa forma, cresce a necessidade do desenvolvimento de novas tecnologias, que sejam eficientes e que possam ser empregadas em Estações de Tratamento de Água (ETA), a fim de garantir a qualidade da água tratada e de minimizar a formação de subprodutos nocivos durante o tratamento. A inserção do ozônio é uma dessas tecnologias, cuja principal vantagem de seu uso está presente em suas propriedades físico-químicas e no cumprimento dos padrões Nacionais e Internacionais de potabilidade da água. Além disso, fatores cientifico-sociais indicam o ozônio como o melhor desinfetante, por não gerar subprodutos nocivos, como os trihalometanos (THM). O estudo investigou os efeitos da aplicação do ozônio nas características físico-químicas e biológicas da água bruta proveniente da zona rural do município de Salesópolis, SP, com finalidade de abastecimento doméstico. As variáveis analisadas, tanto da água bruta como da água ozonizada, foram Fe, Mn, Cor, Turbidez, ph, Alcalinidade e concentração de Coliformes totais e fecais. Os ensaios foram realizados variando o tempo de contato e as doses de ozônio aplicadas na água, a fim de encontrar o ponto ideal da concentração de O 3 que proporcionasse resultados satisfatórios nos parâmetros avaliados. Foi utilizado um sistema experimental de bancada em que a água bruta é ozonizada em regime de batelada. PALAVRAS-CHAVE: Ozônio, Efeitos, Aplicação, Água INTRODUÇÃO A água cobre aproximadamente 70% da superfície do planeta, representando uma massa total de 2, toneladas. Desse total, apenas 0,5% representa água doce explorável sob o foco social, tecnológico e econômico, podendo ser extraída de lagos, rios e aqüíferos. Subtraindo o percentual de água doce explorável, que se encontra em locais de difícil acesso ou muito poluídas, resta para consumo direto, apenas 0,003% do volume total de água do planeta (BRAGA et al., 2002). A disponibilidade dos mananciais de água é fundamental para a manutenção da vida, já que eles constituem a base de desenvolvimento para todos os ecossistemas presentes na Terra. Porém, a disponibilidade e a qualidade dos mananciais destinados ao abastecimento doméstico estão sendo comprometidas devido a diversos fatores, dentre os quais, o crescimento exponencial da população, as variações naturais características das fases do ciclo hidrológico e principalmente as ações antrópicas. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 Estima-se que, no Brasil, 60% das internações hospitalares estejam ligadas diretamente com a precariedade dos sistemas de saneamento básico e que 90% dessas doenças é resultado do abastecimento de água em quantidade e qualidade insatisfatória. Em muitas regiões brasileiras, é comum o abastecimento de água que não atende o padrão de potabilidade vigente. A água de má qualidade pode veicular doenças como a febre tifóide e paratifóide, cólera, disenteria bacilar e a hepatite infecciosa, entre outros (DI BERNARDO et al., 2002). As primeiras aplicações de O 3 em sistemas de tratamento de água foram realizadas em 1896 na cidade de Wiesbaden e em 1906 na planta de tratamento Bom Voyaje na cidade de Nice, França (AZEVETO NETTO et al., 1998). O uso do O 3 em Estações de Tratamento de Água é vantajoso, devido principalmente ao cumprimento dos padrões Nacionais e Internacionais de potabilidade da água, de fatores econômicos, de fatores cientificosociais, além de suas propriedades físico-químicas. Dentre os fatores econômicos destacam-se o desenvolvimento de novas tecnologias de geração de ozônio e a elaboração de produtos e materiais mais resistentes à ação oxidante do O 3, o que contribuiu para a diminuição do custo, aumento da eficiência e simplicidade operacional. Os fatores científico-sociais se traduzem em várias pesquisas realizadas a respeito do uso do cloro (CL 2 ) como desinfetante em ETAs. O cloro é largamente utilizado nos processos de tratamento convencionais, embora os resultados das pesquisas não sejam nada favoráveis ao seu uso. Formação de subprodutos nocivos a saúde humana (após contato com ácidos húmicos e fúlvicos que podem estar presentes na água bruta), como os trihalometanos (cloroformo, bromoformo e yodoformo), formação de compostos orgânicos clorados não voláteis, contribuição para gosto e sabor na água e efeitos da cloração com incidência de câncer, foram alguns dos resultados obtidos (BATALLER, 2004). A cloração também pode dar origem a orgânicos halogenados como os clorobifelinos e policlorobifelinos, conhecidos como (PCBs). Já a aplicação do ozônio à água tem vários efeitos positivos como: - Oxidação da matéria orgânica, produzindo ozonidas e CO 2 ; - Alvejamento e melhoria da cor; - Redução dos teores de ferro e manganês; - Ação sobre ácidos húmicos, formando produtos biodegradáveis; - Aumento da eficiência dos processos de coagulação e floculação; - Remoção de certas substâncias orgânicas não biodegradáveis; - Oxidação de Fenóis; - Oxidação de cianeto; O ozônio está sendo empregado no lugar do cloro em ETAs para controlar sabor, odor e subprodutos da desinfecção originados pelo uso do cloro. Além disso, pode ajudar em outras etapas do processo de tratamento, como na coagulação e floculação da água, devido a sua característica microfloculante. Desse modo, as doses dos produtos convencionais utilizados nesse processo (sulfato de alumínio, por ex.) podem ser reduzidas (CASTRO,2003). Pesquisas demonstram ainda que o O3 é cerca de 600 a 3000 vezes mais ativo que o cloro (nas mesmas concentrações) na destruição de vírus e bactérias. Além disso, requer menos tempo de contato (Azcarreta, 2003). OBJETIVO Este trabalho tem como objetivo estudar sistematicamente os efeitos da aplicação do O3 em diferentes parâmetros físico-químicos e biológicos da água analisada, a fim de resgatar a sua qualidade, permitir o seu uso no abastecimento doméstico e garantir que suas características sejam aceitáveis, segundo os padrões de potabilidade estabelecidos (Ministério da Saúde Portaria No518, de 25 de Março de 2004). O manancial, de ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 que provém a água bruta, é do tipo lagoa e está localizado na zona rural da cidade de Salesópolis, Estado de São Paulo. Foram caracterizadas as seguintes variáveis tanto da água bruta como da água ozonizada: Fe, Mn, Cor, Turbidez, ph, Alcalinidade e concentração de Coliformes totais e fecais. MATERIAIS E MÉTODOS Os ensaios experimentais foram realizados em escala laboratorial, de maneira estática e em regime de batelada. A aplicação do ozônio se deu num volume constante de água bruta (10 litros), contida num recipiente cilíndrico de acrílico, em temperatura ambiente. A geração de O 3 foi realizada a partir de oxigênio puro (O 2 ), num equipamento modelo MV06 da Multivácuo e transferido para a água através de um difusor de pedra porosa, o qual possui eficiente taxa de transferência de massa na interface gás-líquido. O fluxo utilizado do insumo (O 2 ) foi de 1,5 L min -1, medida por meio de um medidor de fluxo de ar ( M.K.S/ Type 146). As concentrações de O 3 foram determinadas através de um medidor de ozônio (Anseros/ozomat GM6000). A realização dos ensaios experimentais é iniciada com a checagem de todo o aparato experimental (Ver figura 1): - vedações do sistema de fluxo de insumo e de O 3 ; - conexões hidráulicas; - difusores de O 3 ; - gerador de O 3 (MV06); - aparelhos de medição (Anseros/ozomat GM6000 e M.K.S/ Type 146). Depois, transfere-se para o recipiente de acrílico a amostra de água bruta (10 litros), a qual é ozonizada em função da concentração (C) de O 3 e tempo (T) de contato pré-estabelecido (produto CxT). Foram aplicadas as seguintes concentrações de O 3 : 0,3 mg L -1, 0,6 mg L -1, 3,0 mg L -1 e 5,0 mg L -1. O tempo de contato analisado foi de 5, 10, 15, 20 e 25 minutos. Após atingir o tempo de contato e a concentração pré-estabelecida, o sistema experimental é desligado e procede-se com a coleta das amostras de água ozonizada. Antes de efetuar as análises físico-químicas e biológicas da água ozonizada, a mesma foi submetida a um processo de decantação de 20 minutos. As análises físico-químicas são realizadas no Laboratório de Análises da Estação de Tratamento de Água (ETA) do Centro Técnico Aeroespacial (CTA). Já as análises biológicas num laboratório particular situado na cidade de São José dos Campos. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Figura 1: Configuração do ensaio realizado Gerador de O 3 MV06 Amostra de água Anseros/ozomat GM6000 M.K.S/ Type 146 RESULTADOS Com uma concentração de ozônio de 5,0 mg L -1 e tempo de contato de 15 minutos a remoção da cor ficou em torno de 60%. Já para a remoção da turbidez, o melhor resultado alcançado foi de 32% com uma concentração de 0,6 mg L -1 e tempo de contato de 15 minutos (Ver figura 3 e 4). Em todos os ensaios realizados, quando o tempo de contato excede 15 minutos para todas as concentrações utilizadas de O 3, observa-se o aumento tanto da turbidez como da cor. (Ver figura 2 e3). A oxidação do Fe ficou em torno de 40% com uma concentração de O 3 de 3.0 mg L -1 e 15 minutos de aplicação. A mesma concentração de ozônio foi responsável pela eficiência de 93% na inativação do microrganismo indicador Coliformes totais, com um tempo de contato de 5 minutos. Já para o tempo de contato de 10 e 15 minutos a eficiência obtida foi maior que 98%. A eficiência obtida na inativação do microrganismo indicador Coliformes fecais foi maior que 75%, com uma concentração de O 3 de 3.0 mg L -1, e tempos de contato de 5, 10 e 15 minutos de aplicação. Em todos os ensaios realizados, o O 3 não alterou o ph da água (Ver tabela 1). Tabela 1: ph da água bruta e ozonizada ph da água ozonizada ph da água Bruta Concentração: 0,3 Concentração: 0,6 Concentração: 3,0 Concentração: 5,0 mg L -1 mg L -1 mg L -1 mg L -1 6,40 6,40 6,40 6,40 6,40 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 Figura 2: Porcentagem de remoção da turbidez em função do tempo Figura 3: Porcentagem de remoção da turbidez em função do tempo ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 CONCLUSÕES Os resultados mostraram doses de ozônio e tempo de contato ideais para a remoção da turbidez e da cor. Quando o tempo de contato excedeu 15 minutos, para todas as concentrações de O 3 utilizadas nos experimentos, tanto a turbidez como a cor voltaram a subir. A oxidação do Fe apresentou melhores resultados com o uso de uma concentração de O 3 de 3.0 mg L -1 e 15 minutos de aplicação. Com a mesma dose, o ozônio apresentou boa eficiência na inativação dos Coliformes Totais e Fecais. Não foi constatada a presença de Mn na água bruta. O fato do ozônio não alterar o ph da água indica uma possível otimização no uso de produtos químicos utilizados nos tratamentos convencionas nos processos de coagulação, floculação e correção de ph o que será analisado detalhadamente em estudos futuros. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. AZCARRETA, Oscar. El Futuro de Nuestra Industria Sin Duda es Ozono. Agua Latinoamérica, v.3, n.2, mar/abr BRAGA, Benedito et al. Introdução à Engenharia Ambiental. São Paulo: Prentice Hall CAMEL, V. & BERMOND A. The Use Of Ozone And Associated Oxidation Processes In Drinking Water Treatment. Laboratoire de Chimer Analytique. Institut National Agronomique Paris-Grignon. Paris, France, CASTRO, Ernesto. Principios de Control Microbiológico con Oxidantes. Agua Latinoamérica, v.3, n.2, mar/abr DI BERNARDO, L., Di Bernardo, A., Centurione Filho, P.L. Ensaios de Tratabilidade de Água e dos Resíduos Gerados em Estações de Tratamento de Água. São Carlos: RiMa, RICHTER, Carlos A. & NETTO, José M. de Azevedo. Tratamento de Água. Tecnologia Atualizada. São Paulo: Edgard Blucher, VENTA BATALLER, M. Empleo del Ozono en Potabilizacion de Agua. 4TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON OZONE APPLICATIONS. Havana, Cuba, ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6